Il telescopio James Webb trova l’acqua al centro di una nebulosa
La nebulosa Veil costituisce i resti dell'esplosione di una supernova di circa 10 migliaia di anni fa. Crediti: ESA/Hubble/NASA Z. Levay
Sembra che l’acqua non sia un elemento tanto raro quanto credevamo. Per la prima volta gli astronomi hanno trovato la presenza dell’elemento della vita in un disco di polveri antecedenti la formazione di un pianeta. La vita si trova praticamente ovunque ci sia acqua sulla Terra. Per questo motivo, la ricerca di esopianeti potenzialmente abitabili si è concentrata principalmente sulla presenza di questo elemento. La scoperta di acqua al centro di una nebulosa potrebbe farci ripensare a tutto quello che conosciamo sulla vita extraterrestre.
Il telescopio James Webb
Il 25 dicembre 2021 la NASA lancia quello che è diventato il più famoso telescopio spaziale dell’ultimo decennio: il James Webb. Il James Webb Space Telescope (JWST) è l’eletto successore del telescopio spaziale Hubble, ma al contrario di quest’ultimo che fotografava nel campo del visibile, il JWST lavora nel campo dei raggi infrarossi. Questo permette al telescopio di fotografare dettagli dello spazio che non si erano mai visti prima, e di scoprire nuovi dettagli del nostro universo.
Le innovazioni rispetto ai precedenti telescopi spaziali sono il grande specchio primario di 6,5 metri e formato da una serie di specchi più piccoli. Un’altra novità è la presenza di un ampio scudo termico multistrato che permette al telescopio di mantenere una temperatura operativa molto bassa per bloccare le interferenze da sorgenti di calore non oggetto di studio.
Il 24 gennaio 2022 il James Webb è arrivato a destinazione nel punto di Lagrange L2 del Sistema Terra-Sole. I punti di Lagrange sono punti di equilibrio nel Sistema a due corpi e il punto L2 si trova a 1,5 milioni di chilometri dalla Terra.
La ricerca degli esopianeti
Un pianeta extrasolare o esopianeta è un pianeta non appartenente al sistema solare, e quindi orbitante attorno a una stella diversa dal Sole. Gli astronomi sono affascinati da questi pianeti perché la ricerca e lo studio di essi potrebbe portare a numerose scoperte sulla vita extraterrestre.
Ad esempio, studiando gli esopianeti, gli scienziati sono riusciti ad identificare una regione spaziale intorno ad una generica stella chiamata “zona abitabile”. Questo concetto si basa sulle condizioni favorevoli per la vita per come noi la conosciamo sulla Terra, e cioè dove l’acqua liquida è essenziale per tutte le forme di vita.
Per questo motivo i pianeti in grado di avere acqua liquida in superficie sono considerati tra i più favorevoli per ospitare vita extraterrestre. Ma la regione di spazio abitabile non è un concetto ben definito: tantissimi fattori entrano in gioco nel definirla.
La scoperta di acqua al centro delle nebulose potrebbe rivoluzionare la definizione che abbiamo dato a questa zona abitabile e renderla più accurata. In questo modo, si potrebbe avere un’idea più precisa dei pianeti che sono effettivamente abitabili.
Le teorie precedenti
Ricerche precedenti suggerivano che la Terra appena nata ricevesse gran parte dell’acqua dagli asteroidi che bombardavano la superficie del nostro giovane pianeta dopo la sua formazione. Ora gli scienziati potrebbero aver trovato la prova che anche l’acqua potrebbe essere uno degli ingredienti iniziali dei pianeti rocciosi disponibili alla nascita.
Nel nuovo studio, i ricercatori si sono concentrati sulla giovane stella PDS 70, situata a circa 370 anni luce dalla Terra. Con una massa pari a circa tre quarti di quella del Sole, PDS 70 ha solo 5,4 milioni di anni, una stella molto giovane se paragonata ai 4,6 miliardi di anni di vita del nostro Sole.
PDS 70 è una stella simile al nostro sole, solo più giovane e più fredda. Osservandolo, si può risalire a come si sono formati i pianeti del nostro sistema solare e a quale fosse la loro composizione chimica prima della loro completa formazione.
Utilizzando lo strumento per l’infrarosso medio (MIRI) del telescopio spaziale James Webb della NASA, gli scienziati hanno scoperto la presenza di acqua vicino al centro del disco di gas e polvere che circonda PDS 70, sotto forma di vapore caldo a una temperatura di circa 330 gradi Celsius. Questo risultato dimostra che l’acqua è presente nel disco interno di questo sistema, dove potrebbero assemblarsi pianeti simili alla Terra.
La presenza di acqua al centro della nebulosa
Nel nostro sistema solare, questa zona centrale è quella in cui si sono formati la Terra e gli altri pianeti rocciosi. Queste nuove scoperte suggeriscono che eventuali pianeti rocciosi originatisi nella zona centrale di PDS 70 attingerebbero da una consistente riserva d’acqua, migliorando le loro possibilità di abitabilità in seguito.
PDS 70 è il primo disco di formazione planetaria relativamente vecchio in cui gli scienziati hanno scoperto acqua. Precedenti ricerche non erano riuscite a rilevare acqua nelle regioni centrali di dischi di età simile, portando gli astronomi a ipotizzare che le forti radiazioni delle stelle neonate potessero distruggere quasi tutta l’acqua.
Ma queste nuove scoperte mettono in discussione questa idea. Nel sistema PDS 70 questo non è vero. Anzi, i risultati dello studio dimostrerebbero che è presente molta acqua disponibile durante il processo di formazione dei pianeti rocciosi.
Acqua al centro di una nebulosa, la PSD 70
Finora gli scienziati non hanno individuato alcun pianeta vicino al centro del disco di PDS 70. Per scoprire tali mondi sono necessari telescopi più grandi, come l’Atacama Large Millimeter Array (ALMA) in Cile.
Tuttavia, sono stati individuati due pianeti giganti gassosi più lontani, soprannominati PDS 70 b e c. L’influenza gravitazionale di questi mondi giganti sta effettivamente impedendo l’afflusso di roccia ricca di ghiaccio dalle parti esterne del disco al suo centro, ha detto Henning.
Una possibile spiegazione per la presenza di quest’acqua è che sia stata lasciata da una nebulosa ricca d’acqua che ha dato origine al sistema PDS 70, con polvere e altro materiale nella zona di formazione dei pianeti che potrebbe schermare quest’acqua dalle radiazioni distruttive della stella, hanno detto i ricercatori.
Un’altra possibilità è che l’ossigeno e l’idrogeno che entrano nei bordi esterni del disco di PDS 70 si siano combinati per formare vapore acqueo che potrebbe a sua volta avvicinarsi alla stella. Ricerche future potrebbero esaminare altri dischi di formazione di pianeti attorno a stelle giovani per verificare se PDS 70 sia un’eccezione insolita o una nuova regola.