Gli astronomi hanno utilizzato il telescopio spaziale James Webb della NASA per visualizzare la polvere calda attorno a una giovane stella vicina, Fomalhaut, al fine di studiare la prima cintura di asteroidi mai vista al di fuori del nostro sistema solare in luce infrarossa. Ma con loro sorpresa, le strutture polverose sono molto più complesse delle cinture di polvere di asteroidi e Kuiper del nostro sistema solare. Complessivamente, ci sono tre cinture nidificate che si estendono fino a 14 miliardi di miglia (23 miliardi di chilometri) dalla stella; è 150 volte la distanza della Terra dal Sole. La scala della fascia più esterna è circa il doppio della scala della fascia di Kuiper del nostro sistema solare di piccoli corpi e polvere fredda oltre Nettuno. Le cinture interne – che non erano mai state viste prima – furono rivelate da Webb per la prima volta.
Le cinture circondano la giovane stella calda, che può essere vista ad occhio nudo come la stella più luminosa della costellazione australe dei Pesci Austrinus. Le fasce polverose sono i detriti delle collisioni di corpi più grandi, analoghi agli asteroidi e alle comete, e sono spesso descritte come ” dischi di detriti “. “Descriverei Fomalhaut come l’archetipo dei dischi di detriti trovati altrove nella nostra galassia, perché ha componenti simili a quelli che abbiamo nel nostro sistema planetario“, ha detto András Gáspár dell’Università dell’Arizona a Tucson e autore principale di un nuovo articolo descrivere questi risultati. “Osservando gli schemi in questi anelli, possiamo effettivamente iniziare a fare un piccolo schizzo di come dovrebbe essere un sistema planetario, se potessimo effettivamente scattare una foto abbastanza profonda da vedere i pianeti sospetti”.
Il telescopio spaziale Hubble e l’Osservatorio spaziale Herschel, così come l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), hanno precedentemente acquisito immagini nitide della fascia più esterna. Tuttavia, nessuno di loro ha trovato alcuna struttura al suo interno. Le cinture interne sono state risolte per la prima volta da Webb alla luce infrarossa. “Dove Webb eccelle davvero è che siamo in grado di risolvere fisicamente il bagliore termico della polvere in quelle regioni interne. Quindi puoi vedere le cinture interne che non abbiamo mai visto prima “, ha detto Schuyler Wolff, un altro membro del team dell’Università dell’Arizona.
Hubble, ALMA e Webb stanno collaborando per assemblare una visione olistica dei dischi di detriti attorno a un certo numero di stelle. “Con Hubble e ALMA, siamo stati in grado di immaginare un gruppo di analoghi della fascia di Kuiper e abbiamo imparato molto su come si formano e si evolvono i dischi esterni“, ha affermato Wolff. “Ma abbiamo bisogno di Webb per permetterci di immaginare una dozzina di cinture di asteroidi altrove. Possiamo imparare tanto sulle regioni calde interne di questi dischi quanto Hubble e ALMA ci hanno insegnato sulle regioni esterne più fredde”.
Queste cinture molto probabilmente sono scolpite dalle forze gravitazionali prodotte da pianeti invisibili. Allo stesso modo, all’interno del nostro sistema solare Giove circonda la fascia degli asteroidi, il bordo interno della fascia di Kuiper è scolpito da Nettuno e il bordo esterno potrebbe essere guidato da corpi non ancora visti al di là di esso. Man mano che Webb immagina più sistemi, impareremo a conoscere le configurazioni dei loro pianeti.
L’anello di polvere di Fomalhaut è stato scoperto nel 1983 durante le osservazioni effettuate dall’Infrared Astronomical Satellite (IRAS) della NASA. L’esistenza dell’anello è stata anche dedotta da osservazioni precedenti e di lunghezza d’onda più lunga utilizzando telescopi submillimetrici su Mauna Kea, Hawaii, il telescopio spaziale Spitzer della NASA e l’Osservatorio submillimetrico di Caltech.
“Le cinture intorno a Fomalhaut sono una specie di romanzo giallo: dove sono i pianeti?” ha affermato George Rieke, un altro membro del team e responsabile scientifico statunitense per il Mid-Infrared Instrument (MIRI) di Webb, che ha effettuato queste osservazioni. “Penso che non sia un grande salto dire che probabilmente c’è un sistema planetario davvero interessante attorno alla stella.”
“Sicuramente non ci aspettavamo la struttura più complessa con la seconda fascia intermedia e poi la più ampia fascia di asteroidi”, ha aggiunto Wolff. “Quella struttura è molto eccitante perché ogni volta che un astronomo vede uno spazio vuoto e degli anelli in un disco, dice: ‘Potrebbe esserci un pianeta incorporato che modella gli anelli!'”
Webb ha anche immaginato ciò che Gáspár chiama “la grande nuvola di polvere”, che potrebbe essere la prova di una collisione avvenuta nell’anello esterno tra due corpi protoplanetari. Questa è una caratteristica diversa da un pianeta sospetto visto per la prima volta all’interno dell’anello esterno da Hubble nel 2008 . Le successive osservazioni di Hubble hanno mostrato che entro il 2014 l’oggetto era scomparso. Un’interpretazione plausibile è che questa caratteristica scoperta di recente, come quella precedente, sia una nuvola in espansione di particelle di polvere molto fini provenienti da due corpi ghiacciati che si sono scontrati l’uno con l’altro.
L’idea di un disco protoplanetario attorno a una stella risale alla fine del 1700, quando gli astronomi Immanuel Kant e Pierre-Simon Laplace svilupparono indipendentemente la teoria secondo cui il Sole e i pianeti si formarono da una nube di gas rotante che collassò e si appiattì a causa della gravità. I dischi di detriti si sviluppano successivamente, in seguito alla formazione dei pianeti e alla dispersione del gas primordiale nei sistemi. Mostrano che piccoli corpi come gli asteroidi si stanno scontrando in modo catastrofico e polverizzando le loro superfici in enormi nuvole di polvere e altri detriti. Le osservazioni della loro polvere forniscono indizi unici sulla struttura di un sistema esoplanetario, che arriva fino a pianeti delle dimensioni della Terra e persino asteroidi, che sono troppo piccoli per essere visti individualmente. I risultati del team sono stati pubblicati sulla rivista Nature Astronomy .
Il James Webb Space Telescope è il principale osservatorio di scienze spaziali del mondo. Le osservazioni di Fomalhaut hanno utilizzato il Mid-Infrared Instrument (MIRI), che è stato fornito dalla NASA e dall’ESA (Agenzia spaziale europea), con lo strumento progettato e costruito da un consorzio di istituti europei finanziati a livello nazionale (il MIRI European Consortium) e il Jet Propulsion della NASA Laboratorio, in collaborazione con l’Università dell’Arizona. Webb risolverà i misteri nel nostro sistema solare, guarderà oltre i mondi lontani attorno ad altre stelle e sonderà le misteriose strutture e origini del nostro universo e il nostro posto in esso. Webb è un programma internazionale guidato dalla NASA con i suoi partner, l’ESA e l’Agenzia spaziale canadese.
Per ulteriori informazioni su Webb, visitare: https://www.nasa.gov/webb
