L’origine della Terra e del Sistema Solare ispira sia gli scienziati che il pubblico. Studiando lo stato attuale del nostro pianeta e di altri oggetti nel Sistema Solare, i ricercatori hanno sviluppato un quadro dettagliato delle condizioni in cui si sono evoluti da un disco fatto di polvere e gas che circondava il Sole neonato circa 4,5 miliardi di anni fa.
Tre anelli che suggeriscono due pianeti
Con i progressi compiuti nella ricerca sulla formazione di stelle e pianeti mirata a oggetti celesti lontani, ora possiamo studiare le condizioni negli ambienti attorno alle stelle giovani e confrontarle con quelle derivate per il Sistema Solare primordiale. Utilizzando il Very Large Telescope Interferometer (VLTI) dell’Osservatorio Europeo Australe (ESO), un team internazionale di ricercatori guidati da József Varga dell’Osservatorio Konkoly di Budapest, in Ungheria, ha fatto proprio questo. Ha osservato il disco di formazione planetaria della giovane stella HD 144432, a circa 500 anni luce di distanza.
“Durante lo studio della distribuzione della polvere nella regione più interna del disco, abbiamo rilevato per la prima volta una struttura complessa in cui la polvere si accumula in tre anelli concentrici in un ambiente del genere”, spiega Roy van Boekel, scienziato del Max Planck Institute for Astronomy (MPIA) di Heidelberg, in Germania, e coautore dell’articolo di ricerca che apparirà sulla rivista Astronomy & Astrophysics. “Quella regione corrisponde alla zona in cui si sono formati i pianeti rocciosi nel Sistema Solare”, aggiunge van Boekel.
Rispetto al Sistema Solare, il primo anello attorno a HD 144432 si trova all’interno dell’orbita di Mercurio, mentre il secondo è vicino alla traiettoria di Marte. Inoltre, il terzo anello corrisponde grosso modo all’orbita di Giove.
Finora gli astronomi hanno trovato tali configurazioni prevalentemente su scale più grandi, corrispondenti ai regni oltre il punto in cui Saturno gira intorno al Sole. I sistemi di anelli nei dischi attorno alle giovani stelle generalmente indicano la formazione di pianeti all’interno degli spazi vuoti mentre accumulano polvere e gas nel loro cammino. Tuttavia, HD 144432 è il primo esempio di un sistema di anelli così complesso così vicino alla sua stella madre. Si verifica in una zona ricca di polvere, l’elemento costitutivo dei pianeti rocciosi come la Terra. Supponendo che gli anelli indichino la presenza di due pianeti in formazione all’interno degli spazi vuoti, gli astronomi hanno stimato che le loro masse somigliassero più o meno a quella di Giove.
Condizioni simili a quelle del primo Sistema Solare
Gli astronomi hanno determinato la composizione della polvere sul disco fino alla distanza dalla stella centrale che corrisponde alla distanza di Giove dal Sole. Ciò che hanno scoperto è molto familiare agli scienziati che studiano la Terra e i pianeti rocciosi del Sistema Solare: vari silicati (composti di metallo-silicio-ossigeno) e altri minerali presenti nella crosta e nel mantello terrestre, e forse ferro metallico come è presente nei nuclei di Mercurio e della Terra. Se confermato, questo studio sarebbe il primo ad aver scoperto il ferro in un disco di formazione planetaria.
“Gli astronomi finora hanno spiegato le osservazioni dei dischi di polvere con una miscela di carbonio e polvere di silicato, materiali che vediamo quasi ovunque nell’Universo”, spiega van Boekel. Tuttavia, da un punto di vista chimico, una miscela di ferro e silicato è più plausibile per le regioni calde interne del disco. E in effetti, il modello chimico che Varga, l’autore principale dell’articolo, ha applicato ai dati produce risultati più adatti quando si introduce il ferro invece del carbonio.
Inoltre, la polvere osservata nel disco HD 144432 può raggiungere una temperatura di circa 1500°C sul bordo interno e una temperatura moderata di circa 25°C più lontano. I minerali e il ferro si fondono e si ricondensano, spesso sotto forma di cristalli, nelle regioni calde vicino alla stella. A loro volta, i grani di carbonio non sopravvivrebbero al calore e sarebbero invece presenti come monossido di carbonio o anidride carbonica. Tuttavia, il carbonio potrebbe ancora essere un costituente significativo delle particelle solide nel disco esterno freddo, che le osservazioni effettuate per questo studio non possono rintracciare.
Anche la polvere ricca di ferro e povera di carbonio si adatterebbe bene alle condizioni del Sistema Solare. Mercurio e la Terra sono pianeti ricchi di ferro, mentre la Terra contiene relativamente poco carbonio. “Pensiamo che il disco di HD 144432 possa essere molto simile al primo Sistema Solare che forniva molto ferro ai pianeti rocciosi che conosciamo oggi”, afferma van Boekel. “Il nostro studio potrebbe rappresentare un altro esempio che mostra come la composizione del nostro Sistema Solare possa essere piuttosto tipica”.
