Il telescopio spaziale Webb della NASA rileva il vapore acqueo nella regione della formazione del pianeta roccioso

La scoperta mostra che esiste un serbatoio d’acqua disponibile per i pianeti terrestri che potrebbero fondersi lì.

Acqua, acqua, ovunque, non a gocce, ma come vapore. scienziati che usano NASA‘S Telescopio spaziale James Webb Hanno scoperto che i pianeti assetati nel sistema PDS 70 hanno accesso a un serbatoio d’acqua. Ancora più importante, il vapore acqueo è stato trovato entro 100 milioni di miglia dalla stella, la regione in cui potrebbero formarsi pianeti terrestri come la Terra. (La Terra orbita a circa 93 milioni di miglia dal nostro sole.)

PDS 70 è molto più freddo del nostro Sole, con un’età stimata di 5,4 milioni di anni. Ospita due noti pianeti giganti gassosi, almeno uno dei quali sta ancora accumulando materiale e crescendo. Si tratta del primo rilevamento di acqua nella regione terrestre di un disco già noto per ospitare due o più protopianeti.

Lo spettro del disco protoplanetario di PDS 70, ottenuto con il MIRI (strumento nel medio infrarosso) di Webb, mostra un numero di righe di emissione del vapore acqueo. Gli scienziati hanno determinato che l’acqua è presente nel disco interno del sistema, a distanze inferiori a 100 milioni di miglia dalla stella, la regione in cui potrebbero formarsi pianeti rocciosi e terrestri. Crediti: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)

Il telescopio spaziale Webb rileva il vapore acqueo nella regione di formazione del pianeta roccioso

L’acqua è essenziale per la vita così come la conosciamo. Tuttavia, il modo in cui l’acqua è arrivata sulla Terra e se gli stessi processi potrebbero seminare i semi di esopianeti rocciosi in orbita attorno a stelle lontane rimane oggetto di dibattito scientifico. Queste discussioni potrebbero trarre vantaggio da nuove intuizioni dal sistema planetario PDS 70, situato a 370 anni luce di distanza. Questo sistema stellare comprende un disco interno ed esterno di gas e polvere, separati da uno spazio di 5 miliardi di miglia (o 8 miliardi di chilometri). Due noti pianeti giganti gassosi risiedono all’interno di questo spazio vuoto.

Nuovi dati raccolti dal MIRI (strumento nel medio infrarosso) del James Webb Space Telescope della NASA hanno rivelato vapore acqueo nel disco interno del sistema, a distanze inferiori a 100 milioni di miglia (160 milioni di km) dalla stella, la regione in cui si possono formare pianeti rocciosi e terrestri. (La Terra orbita a circa 93 milioni di miglia dal nostro sole.) Va notato che questa è la prima volta che l’acqua è stata rilevata nella regione terrestre di un disco che è già stato confermato ospitare due o più protopianeti.

“Abbiamo visto l’acqua in altri dischi, ma non così vicino a un sistema in cui i pianeti si stanno attualmente raggruppando. Non siamo stati in grado di effettuare questo tipo di misurazione prima di Webb”, ha detto l’autrice principale Giulia Perotti del Max Planck Institute for Astronomy (MPIA) di Heidelberg, in Germania.

“Questa scoperta è molto eccitante, poiché esplora la regione in cui di solito si formano pianeti rocciosi simili alla Terra”, ha aggiunto il direttore dell’MPIA Thomas Henning, coautore dell’articolo. Henning è l’investigatore co-principale del programma MIRI (Mid-Infrared Disk Survey) di Webb, che ha effettuato il rilevamento, e l’investigatore principale del programma MINDS (MIRI Mid-Infrared Disk Survey), che ha raccolto i dati.

Ambiente pieno di vapore per la formazione dei pianeti

PDS 70 è una stella di tipo K, molto più fredda del nostro Sole, con un’età stimata di 5,4 milioni di anni. Questo è relativamente vecchio in termini di stelle con dischi che formano pianeti, il che ha reso sorprendente la scoperta del vapore acqueo.

Nel tempo, il contenuto di gas e polvere dei dischi che formano i pianeti diminuisce. O la radiazione e i venti della stella centrale spazzano via tale materiale, oppure la polvere cresce in corpi più grandi che alla fine formano pianeti. Poiché gli studi precedenti non erano riusciti a rilevare l’acqua nelle regioni centrali dei dischi di età simile, gli astronomi sospettavano che potesse non sopravvivere alla dura radiazione stellare, portando a un ambiente secco per la formazione di eventuali pianeti rocciosi.

Gli astronomi non hanno ancora rilevato alcun pianeta in formazione all’interno del disco interno di PDS 70. Tuttavia, vedono le materie prime per costruire mondi rocciosi sotto forma di silicati. La scoperta del vapore acqueo suggerisce che se i pianeti rocciosi si fossero formati lì, avrebbero avuto acqua a loro disposizione fin dall’inizio.

Abbiamo trovato una quantità abbastanza grande di piccoli granelli di polvere. Oltre alla nostra scoperta del vapore acqueo, il disco interno è un posto molto eccitante in cui trovarsi, ha affermato il coautore Renz Waters della Radboud University nei Paesi Bassi.

Qual è l’origine dell’acqua?

Questa scoperta solleva la questione della fonte dell’acqua. Il team di MINDS ha esaminato due diversi scenari per spiegare le proprie scoperte.

Una possibilità è che le molecole d’acqua si formino sul posto, mentre le rileviamo, quando gli atomi di idrogeno e ossigeno si ricombinano. Una seconda possibilità è che le particelle di polvere ricoperte di ghiaccio si spostino dal disco esterno freddo al disco interno caldo, dove l’acqua ghiacciata sublima e si trasforma in vapore. Questo sistema di trasporto sarebbe sorprendente, poiché la polvere dovrebbe attraversare l’enorme voragine formata dai due pianeti giganti.

Un’altra domanda sollevata da questa scoperta è come l’acqua possa sopravvivere così vicino a una stella, quando la luce ultravioletta della stella deve rompere le molecole d’acqua. Molto probabilmente, i materiali circostanti come polvere e altre particelle d’acqua fungono da scudo protettivo. Di conseguenza, l’acqua rilevata nel disco interno del PDS 70 potrebbe sfuggire alla distruzione.

Infine, il team utilizzerà altri due strumenti Webb, NIRCam (Near Infrared Camera) e NIRSpec (Near Infrared Spectrometer), per studiare PDS 70 nel tentativo di ottenere una maggiore comprensione.

Queste osservazioni sono state prese come parte di Guaranteed Time Observation 1282. Questa scoperta è stata pubblicata sulla rivista natura.

Riferimento: “L’acqua nella regione di formazione dei pianeti di PDS 70” di G. Perotti, V. Christiaens, Th. Henning, B. Tabone, LBFM, Waters, I. Camp, G. Lagage, T. P. Ray, B. Vandenbussche, A. Abergel, O. Absil, A. M. Arabhavi, I. Argyriou, D. Barrado, A. Boccaletti, A. Caratti o Garatti, V. Geers, A. M. Glauser, K. Justannont, F. Lahuis, M. Onn, N. natura.
DOI: 10.1038/s41586-023-06317-9

Il James Webb Space Telescope è il principale osservatorio di scienze spaziali del mondo. Webb risolve i misteri nel nostro sistema solare, guarda oltre i mondi lontani attorno ad altre stelle e indaga su strutture misteriose e sulle origini dell’universo e sul nostro posto in esso. Webb è un programma internazionale guidato dalla NASA con il suo partner, l’ESA (Agenzia spaziale europea) e l’Agenzia spaziale canadese.