Come in un gioco di autoscontro cosmiche, gli scienziati ritengono che i primi giorni del nostro sistema solare siano stati un periodo di violenti sconvolgimenti, con planetesimi, asteroidi e comete che si scontravano tra loro, bombardando la Terra, la Luna e gli altri pianeti interni con detriti. Ora, in una pietra miliare storica, il telescopio spaziale Hubble della NASA ha ripreso direttamente collisioni catastrofiche simili in un sistema planetario vicino, attorno a un’altra stella, Fomalhaut.
«Questa è certamente la prima volta che vedo un punto luminoso apparire dal nulla in un sistema esoplanetario», ha affermato Paul Kalas, ricercatore principale dell’Università della California, Berkeley. «È assente in tutte le nostre precedenti immagini di Hubble, il che significa che abbiamo appena assistito a una violenta collisione tra due oggetti massicci e un’enorme nube di detriti, diversa da qualsiasi altra cosa nel nostro sistema solare oggi. Incredibile!». A soli 25 anni luce dalla Terra, Fomalhaut è una delle stelle più luminose del cielo notturno. Situata nella costellazione del Pesce Australe, nota anche come Pesce Australe, è più massiccia e luminosa del Sole ed è circondata da diverse fasce di detriti polverosi. Nel 2008, gli scienziati hanno utilizzato Hubble per scoprire un pianeta candidato attorno a Fomalhaut, rendendolo il primo sistema stellare con un possibile pianeta individuato utilizzando la luce visibile. Quell’oggetto, chiamato Fomalhaut b, ora sembra essere una nube di polvere mascherata da pianeta, il risultato della collisione di planetesimi. Mentre cercavano Fomalhaut b nelle recenti osservazioni di Hubble, gli scienziati sono rimasti sorpresi nel trovare un secondo punto di luce in una posizione simile attorno alla stella. Chiamano questo oggetto “sorgente circumstellare 2” o “cs2”, mentre il primo oggetto è ora noto come “cs1”.
Affrontare i misteri della collisione dei planetesimi
Perché gli astronomi osservino queste due nubi di detriti così vicine tra loro è un mistero. Se le collisioni tra asteroidi e planetesimi fossero casuali, cs1 e cs2 dovrebbero apparire casualmente in posizioni non correlate. Eppure, sono posizionati in modo curioso l’uno vicino all’altro lungo la porzione interna del disco di detriti esterno di Fomalhaut. Un altro mistero è il motivo per cui gli scienziati abbiano assistito a questi due eventi in un arco di tempo così breve. «La teoria precedente suggeriva che dovesse verificarsi una collisione ogni 100.000 anni, o più. Qui, in 20 anni, ne abbiamo viste due», ha spiegato Kalas. «Se avessimo un filmato degli ultimi 3.000 anni, accelerato in modo che ogni anno fosse una frazione di secondo, immaginate quanti lampi vedremmo in quel lasso di tempo. Il sistema planetario di Fomalhaut brillerebbe di queste collisioni». Le collisioni sono fondamentali per l’evoluzione dei sistemi planetari, ma sono rare e difficili da studiare.
«L’aspetto entusiasmante di questa osservazione è che permette ai ricercatori di stimare sia le dimensioni dei corpi in collisione sia quanti di essi siano presenti nel disco, informazioni quasi impossibili da ottenere con altri mezzi», ha affermato Mark Wyatt, coautore dello studio presso l’Università di Cambridge, in Inghilterra. «Le nostre stime indicano che i planetesimi distrutti per creare cs1 e cs2 hanno un diametro di appena 60 chilometri, e ne deduciamo che ci siano 300 milioni di oggetti di questo tipo in orbita nel sistema Fomalhaut». «Il sistema è un laboratorio naturale per studiare il comportamento dei planetesimi quando subiscono collisioni, il che a sua volta ci fornisce informazioni sulla loro composizione e su come si sono formati», ha spiegato Wyatt.
Racconto ammonitore
La natura transitoria di Fomalhaut cs1 e cs2 pone delle sfide per le future missioni spaziali che mirano a ottenere immagini dirette di esopianeti. Tali telescopi potrebbero confondere nubi di polvere come cs1 e cs2 con pianeti veri e propri. «Fomalhaut cs2 sembra esattamente un pianeta extrasolare che riflette la luce stellare», ha detto Kalas. «Quello che abbiamo imparato studiando cs1 è che una grande nube di polvere può mascherarsi da pianeta per molti anni. Questo è un avvertimento per le future missioni che mirano a rilevare pianeti extrasolari nella luce riflessa.»
Guardando al futuro
Kalas e il suo team hanno ottenuto da Hubble il tempo necessario per monitorare cs2 nei prossimi tre anni. Vogliono vedere come si evolve: si attenua o diventa più luminosa? Essendo più vicina alla fascia di polveri rispetto a cs1, è più probabile che la nube di cs2 in espansione inizi a incontrare altro materiale nella fascia. Questo potrebbe portare a un’improvvisa valanga di polvere nel sistema, che potrebbe far diventare più luminosa l’intera area circostante. «Tracceremo cs2 per individuare eventuali cambiamenti nella sua forma, luminosità e orbita nel tempo», ha affermato Kalas. «È possibile che cs2 inizi ad assumere una forma più ovale o cometaria man mano che i granelli di polvere vengono spinti verso l’esterno dalla pressione della luce stellare». Il team utilizzerà anche lo strumento NIRCam (Near-Infrared Camera) del telescopio spaziale James Webb della NASA per osservare cs2. La NIRCam del telescopio spaziale Webb è in grado di fornire informazioni cromatiche che possono rivelare le dimensioni dei granelli di polvere della nube e la loro composizione. Può persino determinare se la nube contiene ghiaccio d’acqua. Hubble e Webb sono gli unici osservatori in grado di ottenere questo tipo di immagini. Mentre Hubble osserva principalmente nelle lunghezze d’onda visibili, Webb potrebbe osservare cs2 nell’infrarosso. Queste diverse lunghezze d’onda complementari sono necessarie per fornire un’ampia indagine multispettrale e un quadro più completo del misterioso sistema di Fomalhaut e della sua rapida evoluzione.
Questa ricerca appare nel numero del 18 dicembre di Science.
Il telescopio spaziale Hubble è operativo da oltre tre decenni e continua a fare scoperte rivoluzionarie che plasmano la nostra comprensione fondamentale dell’universo. Hubble è un progetto di cooperazione internazionale tra la NASA e l’ESA (Agenzia Spaziale Europea). Il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland, gestisce il telescopio e le operazioni di missione. Anche la Lockheed Martin Space, con sede a Denver, supporta le operazioni di missione al Goddard. Lo Space Telescope Science Institute di Baltimora, gestito dall’Association of Universitys for Research in Astronomy, conduce le operazioni scientifiche di Hubble per la NASA.
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