Il telescopio Webb rivela un misterioso tesoro di carbonio attorno alla giovane stella

utilizzando Telescopio spaziale James WebbGli scienziati hanno scoperto una ricca varietà di molecole di carbonio in un disco protoplanetario attorno a una stella di piccola massa, suggerendo un tipo unico di ambiente di formazione planetaria che potrebbe portare alla creazione di pianeti poveri di carbonio.

Un team internazionale di astronomi ha studiato un disco di gas e polvere attorno a una stella giovane e di massa molto bassa utilizzando… NASATelescopio spaziale James Webb (JWST). I risultati rivelano il maggior numero di molecole contenenti carbonio mai osservato fino ad oggi in un disco di questo tipo. Questi risultati hanno implicazioni per la potenziale composizione di eventuali pianeti che potrebbero formarsi attorno a questa stella.

Implicazioni per la formazione dei pianeti

I pianeti rocciosi hanno maggiori probabilità di formarsi attorno a stelle di piccola massa rispetto ai giganti gassosi, rendendoli i pianeti più comuni attorno alle stelle più comuni nella nostra galassia. Si sa poco della chimica di questi mondi, che potrebbero essere simili o molto diversi dalla Terra. Studiando i dischi da cui si formano tali pianeti, gli astronomi sperano di comprendere meglio il processo di formazione dei pianeti e la composizione dei pianeti risultanti.

I dischi che formano pianeti attorno a stelle di massa molto bassa sono difficili da studiare perché sono più piccoli e più deboli dei dischi attorno a stelle di massa elevata. Un programma chiamato MIRI (Mid-Infrared Instrument) per il Mid-Range Infrared Disk Survey (MINDS) mira a utilizzare le capacità uniche di Webb per costruire un ponte tra l’inventario chimico dei dischi e le proprietà degli esopianeti.

“Webb ha una sensibilità e una risoluzione spettrale migliori rispetto ai precedenti telescopi spaziali a infrarossi”, ha spiegato l’autore principale Aditya Araphavi dell’Università di Groningen nei Paesi Bassi. “Queste osservazioni non sono possibili dalla Terra, perché le emissioni del disco sono bloccate dalla nostra atmosfera”.

Lo spettro della stella ISO-ChaI 147 rivelato dallo strumento MIRI (Mid-Infrared Instrument) del James Webb Space Telescope della NASA mostra la chimica degli idrocarburi più ricca mai vista in un disco protoplanetario, costituito da 13 molecole contenenti carbonio. Ciò include la prima scoperta extrasolare dell’etano (C2H6). Il team è riuscito anche a rilevare l’etilene (C2H4), il propene (C3H4) e il radicale metilico CH3, per la prima volta in un disco protoplanetario. Fonte immagine: NASA, ESA, CSA, R. Crawford (STScI)

Scoperte pionieristiche nella chimica esoplanetaria

In un nuovo studio, questo team ha esplorato la regione attorno a una stella di massa molto bassa conosciuta come ISO-ChaI 147, una stella di età compresa tra 1 e 2 milioni di anni che pesa solo 0,11 volte la massa del Sole. Lo spettro rivelato dallo strumento MIRI di Webb mostra la chimica degli idrocarburi più ricca mai vista in un disco protoplanetario: un totale di 13 diverse molecole contenenti carbonio. Le scoperte del team includono la prima scoperta dell’etano (C₂H₆) al di fuori del nostro sistema solare, così come l’etilene (C₂H₄), propene (c₃H₄) e il radicale metilico CH₃.

“Queste molecole sono già state rilevate nel nostro sistema solare, come nelle comete 67P/Churyumov-Gerasimenko e C/2014 Q2 (Lovejoy)”, ha aggiunto Arabhavi. “Webb ci ha permesso di capire che queste molecole di idrocarburi non sono solo diverse, ma anche abbondanti. È sorprendente che ora possiamo vedere la danza di queste molecole nella culla dei pianeti a cui normalmente pensiamo.

Il team sottolinea che questi risultati hanno importanti implicazioni per la chimica del disco interno e dei pianeti che potrebbero formarsi lì. Poiché Webb ha rivelato che il gas nel disco è molto ricco di carbonio, è probabile che ne sia rimasto poco nei materiali solidi da cui si formano i pianeti. Di conseguenza, i pianeti che si formano lì potrebbero finire per essere poveri di carbonio. (La Terra stessa è considerata povera di carbonio.)

“Questo è molto diverso dalla composizione che vediamo nei dischi attorno alle stelle di tipo solare, dove dominano le molecole che trasportano ossigeno come acqua e anidride carbonica”, ha aggiunto il membro del team Inga Kamp, anche lei dell’Università di Groningen. “Questo oggetto dimostra che si tratta di una classe unica di organismi.”

“È incredibile che possiamo rilevare e quantificare molecole che conosciamo bene sulla Terra, come il benzene, in un oggetto distante più di 600 anni luce”, ha aggiunto Agnès Perrin, membro del team, del Centre National de la Recherche Scientifique. in Francia.

Direzioni future della ricerca

Successivamente, il team scientifico intende espandere il proprio studio per includere un campione più ampio di questi dischi attorno a stelle di massa molto bassa per sviluppare la comprensione di quanto siano comuni o insolite le regioni terrestri ricche di carbonio in cui si formano pianeti. “Ampliare il nostro studio ci consentirà anche di comprendere meglio come si formano queste molecole”, ha spiegato Thomas Henning, membro del team e ricercatore principale di MINDS, dell’Istituto Max Planck per l’astronomia in Germania. “Anche molte caratteristiche nei dati Webb rimangono non identificate, quindi è necessaria un’ulteriore analisi spettrale per interpretare appieno le nostre osservazioni”.

Questo lavoro evidenzia anche la necessità fondamentale per gli scienziati di collaborare tra le discipline. Il team osserva che questi risultati e i dati di accompagnamento possono contribuire ad altri campi, tra cui la fisica teorica, la chimica e l’astrochimica, per interpretare gli spettri ed esplorare nuove caratteristiche in questo intervallo di lunghezze d’onda.

Per saperne di più su questa scoperta, vedi Web rivela i segreti dei dischi protoplanetari ricchi di carbonio.

Riferimento: “Idrocarburi abbondanti nel disco attorno a una stella di massa estremamente bassa” di A. M. Arabhavi, I. Kamp, Th. Henning, EF van Dishoek, V. Cristiani, D. Gasmann, A. Perrin, M. Goodale, B. Tabone, J. Kanwar, L.B.F.M. Waters, I. Pascucci, M. Samland, J. Beiruti, J. Bitoni, S. L. Grant, P. O. Lagage, TB Ray, P. Vandenbosch, O. Apsell, I. Argirio, De Parrado, A. Boccaletti, J. Bowmann, A. Carati O. Jarati, A.M. Glauser, F. Lahuis, M. Müller, J. Olofsson, E. Pantin, S. Chitawar, M. Morales-Calderon, R. Franceschi, H. Zhang, N. Pawlik, D. Rodgers-Lee, J. Schreiber, K. Schwartz, M. Temminck, M. Flasbloom. , C. Wright, L. Colina, J. Austin, 6 giugno 2024, Scienze.
doi: 10.1126/science.adi8147

Il James Webb Space Telescope è il principale osservatorio di scienze spaziali al mondo. Webb risolve i misteri del nostro sistema solare, guarda oltre i mondi lontani attorno ad altre stelle ed esplora le misteriose strutture e origini del nostro universo e il nostro posto in esso. WEB è un programma internazionale guidato dalla NASA con i suoi partner l’Agenzia spaziale europea (ESA).Agenzia spaziale europea) e CSA (Agenzia spaziale canadese).