Astronomia: ricercatrici scoprono la molecola più grande mai trovata in un disco di formazione planetaria

Trovato per la prima volta l'etere dimetilico in un disco di formazione planetaria

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Utilizzando ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) in Cile, alcune ricercatrici dell’Osservatorio di Leiden nei Paesi Bassi hanno trovato per la prima volta l’etere dimetilico in un disco di formazione planetaria. Fatta da nove atomi, questa è la molecola più grande mai identificata finora in uno di questi dischi. La molecola è anche un precursore di molecole organiche più grandi che potrebbero portare all’emergere della vita.

Da questi risultati, possiamo imparare di più anche sull’origine della vita sul nostro pianeta e quindi avere un’idea più chiara del potenziale che anno altri sistemi planetari di ospitare la vita. È molto emozionante vedere come questi risultati si inseriscono in un quadro più ampio“, afferma Nashanty Brunken, studentessa di Master all’Osservatorio di Leiden, parte dell’Università di Leiden, e autrice principale dello studio pubblicato oggi su Astronomy & Astrophysics.

Molecole nel disco che circonda la stella IRS 48
Queste immagini di ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) mostrano le zone in cui sono state trovate le varie molecole di gas nel disco intorno alla stella IRS 48, nota anche come Oph-IRS 48. Nella zona meridionale del disco si trova una regione a forma di anacardio, un “trappola per la polvere” che raccoglie granelli di polvere di dimensioni millimetriche che possono riunirsi e crescere fino a formare oggetti di dimensioni dell’ordine dei chilometri come comete, asteroidi e in linea di principio anche pianeti. Osservazioni recenti hanno individuato diverse molecole organiche complesse in questa zona, tra cui formaldeide (H2CO; in arancione), metanolo (CH3OH; in verde) e infine etere dimetilico (CH3OCH3; in blu), la molecola più grande mai identificata finora in un disco di formazione planetaria. L’emissione che indica la presenza della molecola è chiaramente più intensa nella trappola per la polvere del disco, mentre il monossido di carbonio gassoso (CO; in viola) è presente nell’intero disco di gas. La posizione della stella centrale è indicata da una stella in tutte e quattro le immagini. La trappola per la polvere ha all’incirca le stesse dimensioni dell’area occupata dall’emissione di metanolo, mostrata in basso a sinistra.
Crediti:
ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/A. Pohl, van der Marel et al., Brunken et al.

L’etere dimetilico è una molecola organica comunemente osservata nelle nubi di formazione stellare, ma non era mai stata trovata prima in un disco di formazione planetaria. Le ricercatrici hanno anche trovato una possibile traccia della presenza del formiato di metile, una molecola complessa simile all’etere dimetilico e un altro elemento costitutivo di molecole organiche ancora più grandi.

È davvero emozionante trovare finalmente queste grandi molecole nei dischi. Per un po’ abbiamo pensato che non fosse possibile osservarle“, dice la coautrice Alice Booth, anch’ella ricercatrice all’Osservatorio di Leiden.

Le molecole sono state trovate nel disco di formazione planetaria che circonda la giovane stella IRS 48 (nota anche come Oph-IRS 48) con l’aiuto di ALMA, un osservatorio in comproprietà con l’ESO (European Southern Observatory). IRS 48, a 444 anni luce di distanza dalla Terra nella costellazione dell’Ofiuco, è stata oggetto di numerosi studi perché il suo disco contiene una “trappola per la polvere” asimmetrica, a forma di anacardio. Questa regione, che probabilmente si è formata come risultato di un pianeta appena nato o di una piccola stella compagna situata tra la stella e la trappola di polvere, raccoglie una gran quantità di granelli di polvere di dimensioni millimetriche che possono riunirsi e crescere fino a formare oggetti di dimensioni dell’ordine dei chilometri come comete, asteroidi e in linea di principio anche pianeti.

Si pensa che molte molecole organiche complesse, come l’etere dimetilico, nascano nelle nubi di formazione stellare, anche prima della nascita stessa delle stelle. In questi ambienti freddi, atomi e molecole semplici come il monossido di carbonio si attaccano ai granelli di polvere, formando uno strato di ghiaccio e subendo reazioni chimiche, che portano a molecole più complesse. Alcuni ricercatori hanno scoperto recentemente che la trappola per la polvere nel disco IRS 48 è anche un serbatoio di ghiaccio, poiché ospita granelli di polvere ricoperti da ghiaccio ricco di molecole complesse. È in questa regione del disco che ALMA ha ora individuato i segni della presenza della molecola di etere dimetilico: quando il calore prodotto da IRS 48 sublima il ghiaccio in gas, le molecole intrappolate, ereditate dalle nubi fredde, vengono liberate e diventano rilevabili.

Ciò che rende tutto questo ancora più affascinante è che ora sappiamo che queste molecole complesse più grandi sono disponibili per nutrire i pianeti in formazione nel disco“, spiega Booth. “Questo non era noto prima, poiché nella maggior parte dei sistemi queste molecole sono nascoste nel ghiaccio“.

La scoperta dell’etere dimetilico suggerisce che molte altre molecole complesse che vengono comunemente trovate nelle regioni di formazione stellare potrebbero celari su strutture ghiacciate nei dischi di formazione planetaria. Queste molecole sono i precursori di molecole prebiotiche come gli amminoacidi e gli zuccheri, che sono alcuni degli elementi di base costitutivi della vita.

Studiando la loro formazione ed evoluzione, i ricercatori possono quindi comprendere meglio come le molecole prebiotiche vanno a finire sui pianeti, compreso il nostro. “Siamo incredibilmente liete di poter ora iniziare a seguire l’intero viaggio di queste molecole complesse, dalle nubi, ai dischi di formazione stellare e alle comete. Speriamo che con ulteriori osservazioni potremo fare un passo avanti verso la comprensione dell’origine delle molecole prebiotiche nel Sistema Solare“, conclude Nienke van der Marel, un’altra ricercaterice al’Osservatorio di Leiden che ha partecipato allo studio.

Studi futuri di IRS 48 con l’ELT (Extremely Large Telescope) dell’ESO, attualmente in costruzione in Cile e che inizierà le operazioni entro questo decennio, consentiranno all’equipe di studiare la chimica delle regioni più interne del disco, dove potrebbero essere in via di formazione pianeti simili alla Terra.