La neve che scende su Sistema Solare appena nato

Snow line_solar system

Utilizzando il nuovo Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) Telescope gli astronomi sono stati in grado di ottenere la prima immagine di una linea di neve in un Sistema Solare appena formatosi. Si pensa che questo fenomeno svolga un ruolo essenziale nella formazione e nella composizione chimica di pianeti attorno ad una giovane stella.

Sulla Terra le linee di neve tipicamente si formano ad altitudini elevate dove le temperature trasformano l’umidità atmosferica in neve. Più o meno allo stesso modo, si pensa che le linee di neve si formino intorno alle giovani stelle nelle regioni più fredde dei dischi da cui il Sistema Solare si è formato. A seconda della distanza dalla stella, tuttavia, altre più esotiche molecole possono congelare e trasformarsi in neve.

Il ghiaccio d’acqua a noi familiare congela per primo, poi, muovendosi verso l’esterno in circoli concentrici congelano altri gas abbondanti come il biossido di carbonio (CO2), il metano (CH4) e monossido di carbonio (CO), formando uno strato di ghiaccio sui grani di polvere, che sono i mattoni fondamentali dei pianeti e delle comete.

ALMA ha rilevato una linea di neve di CO mai osservata prima intorno a TW Hydrae, una gionvane stelle a 175 anni luce dalla Terra. I ricercatori ritengono che questo nascente sistema solare abbia molte delle caratteristiche che il nostro Sistema Solare aveva qualche milione di anni dalla sua formazione. I risultati di questa ricerca sono stati pubblicati su Science Express.

“ALMA ci ha dato la prima vera immagine di una linea di neve intorno ad una giovane stella, che è estremamente interessante perchè ci racconta del primo periodo nella storia del nostro Sistema Solare” ha affermato Chunhua Charlie Qi, ricercatore presso l’Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics a Cambridge, Mass. e che ha guidato il team di ricercatori internazionali con Karin Oberg, ricercatore presso l’Harvard University e l’University of Virginia in Charlottesville.

“Ora possiamo vedere i dettagli nascosti delle parti più esterne, ghiacciate, di un altro sistema solare che ha molto in comune con il nostro quando aveva meno di 10 milioni di anni” ha affermato Qi.

ALMA image of CO snow lineLa linea di neva di CO ripresa da ALMA. Crediti: Karin Oberg, Harvard / University of Virginia. Si veda anche http://www.nrao.edu/pr/2013/snowline/twh-snowline.jpg  dove si nota la linea di neve confrontata con l’orbita di Nettuno. Fonte: http://www.nrao.edu/pr/2013/snowline/twh-snowline.jpg .

Le linee di neve erano state finora individuate dalle loro righe spettrali, ma mai state riprese direttamente, quindi la loro precisa localizzazione ed estensione non avevano potuto essere determinate.

Questo perchè le linee di neve si formano esclusivamente nel piano centrale relativamente stretto di un disco protoplanetario. Sopra e sotto questa regione la radiazione stellare mantiene i gas caldi, impedendo loro di trasformarsi in ghiaccio. Solamente con l’effetto isolante della polvere concentrata e del gas nel piano centrale del disco le temperature possono scendere abbastanza perchè la CO e gli altri gas si raffreddino e congelino.

Normalmente questo bozzolo esterno di gas caldo impedirebbe ai ricercatori di scrutare all’interno del disco dove il gas si era congelato. “Sarebbe come tentare di trovare una piccola area di luce dentro un banco di nebbia fitto” ha affermato Oberg.

Gli astronomi sono stati in grado di attraversare la densa nebbia di CO anzichè andare a caccia di una molecola differente nota come diazenylium (N2H+). Questa molecola fragile si distrugge facilmente con la presenza del gas CO, per cui apparirebbe solamente in quantità rilevabili nelle regioni in cui il CO fosse congelato.

Il diazenylium si illumina nelle porzioni millimetriche dello spettro che possono essere rilevate dai radiotelescopi come ALMA qui sulla Terra. La sensibilità unica di ALMA e la sua alta risoluzione hanno permesso agli astronomi di tracciare la presenza e la distribuzione del diazenylium trovando chiaramente un confine ben netto approssimativamente a 30 unità astronomiche (AU, dove 1 AU=150 milioni di chilometri, la distanza Terra-Sole) da TW Hydrae.

“Utilizzando questa tecnica, siamo stati in grado di creare, in effetti,  un negativo fotografico della neve di CO nel disco che circonda TW Hydrae” ha affermato Oberg. “Con questo, potremmo osservare la linea di neve di CO esattamente dove la teoria predice dovrebbe essere, l’anello più interno dell’anello di diazenylium”.

Gli astronomi ritengono che le linee di neve abbiano un ruolo cruciale nella formazione di un sistema solare. Esse aiutano i grani di polvere a superare la loro normale tendenza a collidere e ad autodistruggersi fornendo ai grani un rivestimento esterno più appiccicoso. Inoltre aumentano la quantità di solidi disponibile e far accelerare in modo drastico la formazione di pianeti. Poichè ci sono più linee di neve, ognuna di esse potrebbe essere legata alla formazione di specifici tipi di pianeti.

Attorno a stelle come il Sole, la linea di neve d’acqua corrisponderebbe circa all’orbita di Giove e la linea di neve di CO potrebbe approssimativamente trovarsi nell’orbita di Nettuno. La transizione al ghiaccio di CO potrebbe pure segnare il punto di partenza nella formazione di piccoli corpi ghiacciati come le comete e i pianeti nani, quali Plutone.

Oberg sottolinea anche che la linea di neve di CO è particolarmente interessante dato che il ghiaccio di CO è necessario alla formazione del metanolo, che è il mattone fondamentale di molecole organiche più complesse, che sono essenziali per la vita. Le comete e gli asteroidi, potrebbero quindi trasportare queste molecole verso i nuovi pianeti simili alla Terra, seminando la vita con i loro ingredienti.

Queste osservazioni sono state fatte con una sola parte di ALMA, che è formata da 66 antenne. I ricercatori si augurano che le future osservazioni con tutte le antenne a pieno regime possano rivelare altre linee di neve e fornire ulteriori spunti di riflessione sulla formazione e l’evoluzione dei pianeti.

ALMA è una struttura astronomica internazionale, una partnership di Europa, Nord America, e Asia orientale, in collaborazione con la Repubblica del Cile. La costruzione e le operazioni di ALMA sono coordinate per conto dell’European Southern Observatory (ESO) europeo, del National Radio Astronomy Observatory (NRAO) del Nord America e per conto del National Astronomical Observatory del Giappone (NAOJ) dell’Asia orientale.

Fonte NRAO – National Radio Astronomy Observatory: Snow Falling around Infant Solar System: Icy region gives planet and comet formation a boost: http://www.nrao.edu/pr/2013/snowline/#caption_2

Altre informazioni su TuttiDentro: Hubble osserva la formazione di pianeti molto lontani dalla loro stella – https://tuttidentro.wordpress.com/2013/07/29/hubble-osserva-la-formazione-di-pianeti-molto-lontani-dalla-loro-stella/

Sabrina

~ di Sabrina su 11 agosto 2013.

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