Comunicato Stampa

Gli scontri di comete spiegano l'inaspettato grumo di gas vicino a una giovane stella

ALMA svela un enigmatico grumo di gas nel disco di detriti che circonda Beta Pitoris

06 Marzo 2014

Alcuni astronomi hanno annunciato oggi la scoperta, realizzata per mezzo del telescopio ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) nel Cile settentrionale, di un grumo gassoso di monossido di carbonio nel disco di polvere che circonda la stella Beta Pictoris. La sorpresa deriva dal fatto che ci si aspetta che questo gas venga rapidamente distrutto dalla radiazione stellare. Qualcosa - probabilmente le frequenti collisioni tra piccoli oggetti ghiacciati, come le comete - deve continuamente rifornire questa riserva di gas. I nuovi risultati vengono pubblicati oggi sulla rivista Science.

Beta Pictoris, una stella vicina a noi, facilmente visibile a occhio nudo nel cielo australe, viene considerata l'archetipo dei giovani sistemi planetari. Si sa che ospita un pianeta in orbita a circa 1,2 miliardi di chilometri dalla stella ed è stata una delle prime stelle intorno a cui sia stato trovato un vasto disco di detriti polverosi [1].

Nuove osservazioni con ALMA mostrano che il disco è permeato da monossido di carbonio gassoso. Paradossalmente, la presenza di monossido di carbonio, che è così dannoso per gli esseri umani sulla Terra, potrebbe indicare che il sistema planetario di Beta Pictoris potrebbe a un certo punto diventare un buon habitat per la vita. Il bombardamento cometario che i suoi pianeti ricevono ora potrebbe fornire loro l'acqua necessaria a sostenere la vita [2].

Ma il monossido di carbonio viene facilmente e radpidamente distrutto dalla radiazione stellare - potrebbe durare solo un centinaio d'anni nel punto in cui viene osservato nel disco di Beta Pictoris. Osservarlo perciò in quel disco vecchio di 20 milioni di anni è una vera sorpresa. Da dove viene? E perchè è ancora lì?

"A meno che stiamo osservando Beta Pictoris in un momento molto particolare, ciò significa che il monossido di carbonio viene continuamente reintegrato", commenta Bill Dent, un astronomo dell'ESO in forza al JAO (Joint ALMA Office) a Santiago, Cile, e primo autore dell'articolo pubblicato oggi dalla rivista Science. "La fonte più abbondante di monossido di carbonio in un sistema planetario giovane è la collisione tra corpi ghiacciati, dalle comete agli oggetti più grandi, della dimensione dei pianeti".

Ma il tasso di distruzione dev'essere molto alto: "Per ottenere la quantità di monossido di carbonio che osserviamo, il tasso di collisione dovrebbe essere veramente impressionante - un grande scontro tra comete ogni cinque minuti" osserva Aki Roberge, astronomo al Goddard Research Center della NASA a Greenbelt, USA, e coautore dell'articolo. "Per ottenere questo numero di collisioni serve uno sciame di comete massiccio e compatto".

Un'altra sorpresa delle osservazioni di ALMA, che non solo hanno scoperto il monossido di carbonio, ma ne hanno anche identificato la posizione nel disco, grazie alla capacità unica di ALMA di misurare simultaneamente sia la posizione che la velocità, è che il gas è concentrato in un unico grumo compatto. Questa concentrazione si trova a circa 13 miliardi di chilometri dalla stella, cioè circa tre volte la distanza di Nettuno dal Sole. Perchè il gas si trovi in questo piccolo grumo così lontano dalla stella è ancora ignoto.

"Questo grumo è un indizio importante su cosa stia succedendo nelle zone esterne di questo giovane sistema planetario", suggerisce Mark Wyatt, astronomo all'University of Cambridge, Regno Unito, e coautore dell'articolo, che continua spiegando che ci sono due modi per formare un tale grumo: "O l'attrazione gravitazionale di un pianeta ancora non identificato, di massa simile a quella di Saturno, sta attirando le comete in una piccola zona in cui avvengono le collisioni, oppure stiamo osservando il risultato di una singola catastrofica collisione tra due pianeti ghiacciati della dimensione di Marte".

Entrambe queste possibilità inducono gli astronomi a essere ottimisti sul fatto che ci siano molti pianeti che ancora devono essere scoperti intorno a Beta Pictoris. "Il monossido di carbonio è solo l'inizio - ci possono essere altre molecole pre-organiche complesse rilasciate da questi corpi ghiacciati", aggiunge Roberge.

Sono previste ulteriori osservazioni con ALMA, che sta ancora crescendo verso la piena potenza, per far luce su questo affascinante sistema planetario e aiutarci a capire quali potevano essere le condizioni durante la formazione del Sistema Solare.

Note

[1] Molte stelle sono circondate da vorticose nubi di polvere, note come dischi di detriti. Sono i resti delle collisioni in cascata delle rocce in orbita intorno alla stella, un evento simile alla distruzione della stazione spaziale per effetto di una collisione mostrata nel film Gravity (ma su scala molto più grande). Le precedenti osservazioni di Beta Pictoris sono descritte in eso1024 e eso0842.

[2] Le comete contengono giaccio di monossido di carbonio, anidride carbonica, ammoniaca e metano, ma la maggior componente è un misto di polvere e ghiaccio d'acqua.

Ulteriori Informazioni

ALMA, l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, un osservatorio astronomico internazionale, è una collaborazione fra l'Europa, il Nord America e l'Asia Orientale, in cooperazione con la Repubblica del Cile. In Europa, ALMA è finanziata dall'ESO, in Nord America dalla U.S. National Science Foundation (NSF), in cooperazione con il National Research Council del Canada (NRC) e il National Science Council di Taiwan (NSC) e in Asia Orientale dagli Istituti Nazionali di Scienze Naturali del Giappone (NINS), in cooperazione con l'Accademia Sinica di Taiwan (AS). La costruzione e la gestione di ALMA sono condotte dall'ESO per conto dell'Europa, dall'Osservatorio Nazionale di Radio Astronomia (NRAO) gestito dalle Associated Universities, Inc. (AUI) per conto del Nord America e dall'Osservatorio Astronomico Nazionale del Giappone (NAOJ) per conto dell'Aisa Orientale. L'osservatorio congiunto di ALMA (JAO: Joint ALMA Observatory) fornisce la guida unitaria e la gestione della costruzione, del commissioning e delle operazioni di ALMA.

Questo lavoro è stato presentato nell'articolo intitolato “Molecular Gas Clumps from the Destruction of Icy Bodies in the β Pictoris Debris Disk” che verrà pubblicato dalla rivista Science il 6 Marzo 2014.

L'equipe è composta da W.R.F. Dent (Joint ALMA Office, Santiago, Cile [JAO]), M.C. Wyatt (Institute of Astronomy, Cambridge, Regno Unito [IoA]), A. Roberge (NASA Goddard Space Flight Center, Greenbank, USA), J.-C. Augereau (Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble, Francia [IPAG]), S. Casassus (Universidad de Chile, Santiago, Cile), S. Corder (JAO), J.S. Greaves (University of St. Andrews, Regno Unito), I. de Gregorio-Monsalvo (JAO), A. Hales (JAO), A.P.Jackson (IoA), A. Meredith Hughes (Wesleyan University, Middletown, USA), A.-M. Lagrange (IPAG), B. Matthews (National Research Council of Canada, Victoria, Canada) e D. Wilner (Smithsonian Astrophysical Observatory, Cambridge, USA).

L'ESO (European Southern Observatory, o Osservatorio Australe Europeo) è la principale organizzazione intergovernativa di Astronomia in Europa e l'osservatorio astronomico più produttivo al mondo. È sostenuto da 15 paesi: Austria, Belgio, Brasile, Danimarca, Finlandia, Francia, Germania, Gran Bretagna, Italia, Olanda, Portogallo, Repubblica Ceca, Spagna, Svezia, e Svizzera. L'ESO svolge un ambizioso programma che si concentra sulla progettazione, costruzione e gestione di potenti strumenti astronomici da terra che consentano agli astronomi di realizzare importanti scoperte scientifiche. L'ESO ha anche un ruolo di punta nel promuovere e organizzare la cooperazione nella ricerca astronomica. L'ESO gestisce tre siti osservativi unici al mondo in Cile: La Silla, Paranal e Chajnantor. Sul Paranal, l'ESO gestisce il Very Large Telescope, osservatorio astronomico d'avanguardia nella banda visibile e due telescopi per survey. VISTA, il più grande telescopio per survey al mondo, lavora nella banda infrarossa mentre il VST (VLT Survey Telescope) è il più grande telescopio progettato appositamente per produrre survey del cielo in luce visibile. L'ESO è il partner europeo di un telescopio astronomico di concetto rivoluzionario, ALMA, il più grande progetto astronomico esistente. L'ESO al momento sta progettando l'European Extremely Large Telescope o E-ELT (significa Telescopio Europeo Estremamente Grande), un telescopio da 39 metri che opera nell'ottico e infrarosso vicino e che diventerà "il più grande occhio del mondo rivolto al cielo".

La traduzione dall'inglese dei comunicati stampa dell'ESO è un servizio dalla Rete di Divulgazione Scientifica dell'ESO (ESON: ESO Science Outreach Network) composta da ricercatori e divulgatori scientifici da tutti gli Stati Membri dell'ESO e altri paesi. Il nodo italiano della rete ESON è gestito da Anna Wolter.

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Questa è una traduzione del Comunicato Stampa dell'ESO eso1408.