La linea della neve e la formazione dei pianeti

La notizia è che gli astrofisici, grazie alla rete di radiotelescopi ALMA, sono riusciti ad osservare per la prima volta la linea della neve dell’acqua dentro un disco protoplanetario (cioé che magari formerà pianeti) attorno la stella V883 Orionis. 
Tranquilli, calmi, ora vi spiego tutto per bene, facciamo un passo alla volta. 
Un bel respiro profondo e partiamo.
 
Cos’è ALMA?
ALMA sta per Atacama Large Millimeter/submillimeter Array. Si tratta di una rete di radiotelescopi costruita nel deserto di Atacama, Cile, a 5000 metri d’altezza ed è una collaborazione fra l’Europa, la U.S. National Science Foundation (NSF) e gli Istituti Nazionali di Scienze Naturali del Giappone (NINS),  in cooperazione con la repubblica del Cile. ALMA è stato fondato dall’ESO per conto dei suoi stati membri, dall’NSF in cooperazione con il National Research Council del Canada (NRC) e il National Science Council di Taiwan (NSC) e dal NINS in cooperazione con l’Accademia Sinica di Taiwan (AS) e l’Istituto di Astronomia e Scienze Spaziali della Corea (KASI). Ecco una foto:
© ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)
 
L’osservatorio è composto da 66 antenne, che si possono muovere per provare ad ottenere diverse configurazioni che portano a differenti risoluzioni nell’immagine. Direte voi: c’era bisogno di andare fino a 5000 metri per costruire queste antenne? Ebbene sì, perché l’obiettivo di ALMA è quello di studiare la luce con lunghezza d’onda dell’ordine del millimetro o anche più piccola, precisamente tra 0.32 e 3.6 millimetri. Per fare ciò, bisogna andare in un posto dove l’atmosfera è il più secca possibile, priva di vapore acqueo che scherma la radiazione che si vuole studiare.
 
La radiazione submillimetrica proviene da regione abbastanza fredde dell’universo, tipo nubi molecolari che fanno parte di dischi protoplanetari come abbiamo discusso sopra. Se si guardano queste regioni dell’universo con i telescopi ottici, praticamente non si vede nulla. Ci vogliono i telescopi giusti, cioè quelli di ALMA.
 
Cos’è la linea della neve dell’acqua?

Dunque, nei pressi della stella, nel disco si può trovare acqua allo stato di gas; man mano che ci si allontana dalla stella, nel disco le temperature si fanno via via più basse e anche la pressione diventa minore e quindi, ad una certa distanza, abbiamo che l’acqua passa direttamente da gas a ghiaccio. La zona che separa questa transizione nel disco è chiamata la linea della neve dell’acqua. Sarebbe praticamente la linea scura della foto qui sotto. Questa immagine è proprio la stella V883 Orionis ripresa da ALMA con tanto di linea della neve dell’acqua: spettacolare!

 
@ESO/ALMA
Anche altri elementi come il monossido di carbonio e il metano hanno la loro linea della neve e sono già state osservate in passato con ALMA. Il problema della linea della neve dell’acqua è che l’acqua ghiaccia a temperature più alte e quindi più vicino alla stella, rendendo l’osservazione di tale linea difficile.
 
Come mai siamo riusciti ad osservare la linea della neve dell’acqua allora? 
Ecco, quello che è successo è che la stella V883 Orionis ha aumentato improvvisamente la sua luminosità. Questo ha provocato una aumento di temperatura di tutto il disco, spostando praticamente la linea della neve dell’acqua più verso l’esterno. E quindi gli “occhi” rapaci di ALMA sono riusciti ad osservarla. Per visualizzare la cosa, guardate questa realizzazione artistica qui sotto:
 
©ESO
 
 
Un momento: ma perché V883 Orionis ha aumentato la sua luminosità? Perché del materiale del disco è caduto sulla stella provocando un’esplosione. Questo fenomeno è tipico di alcune stelle che sono classificate proprio FU Orionis.
Proprio per questo, non bisogna dimenticarsi che stiamo parlando di una stella particolare. Non è chiaro ancora come la linea della neve sia legata all’evoluzione di partenza, ma sicuramente questa prima osservazione della linea della neve dell’acqua offre un ottimo punto di partenza per le future ricerche.
 
La linea della neve è un argomento fondamentale nella teoria della formazione dei pianeti. Infatti, i pianeti rocciosi come la Terra si pensa si formino dentro tale linea; invece i pianeti gassosi sono ritenuti formarsi oltre, dove la presenza di ghiaccio favorisce l’agglomerarsi di grosse quantità di materiale e quindi formare pianeti più grandi.
Infatti, per esempio, nel Sistema Solare, la linea della neve dell’acqua si trova proprio tra Marte e Giove, ovvero dove si dividono i pianeti rocciosi da quelli gassosi.
Quindi, praticamente, grazie ad ALMA siamo riusciti a vedere le fasi iniziali dettagliate di un sistema planetario in formazione. Preparate i popcorn, siamo solo all’inizio.
Link all’articolo scientifico:
Imaging the water snow-line during a protostellar outburst, Cieza et al., 2016
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