L’acqua è un ingrediente chiave per la vita sulla Terra come noi la conosciamo e si ritiene che svolga un ruolo significativo anche nella formazione dei pianeti. Eppure, fino ad ora, gli astronomi non erano mai stati in grado di mappare il modo in cui l’acqua fosse distribuita in un disco stabile e freddo, il tipo di disco che offre le condizioni più favorevoli alla formazione di pianeti attorno alle stelle. Ma adesso una nuova scoperta resa possibile grazie all’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), di cui è partner l’Osservatorio Europeo Australe (Eso), contribuisce a chiarire maggiormente le cose.
Tre volte tutta l’acqua della Terra
“Non avrei mai immaginato che avremmo potuto catturare una tale quantità di vapore acqueo nella stessa regione in cui è probabile che si stia formando un pianeta”, afferma Stefano Facchini, astronomo del Dipartimento di Fisica dell’Università di Milano Statale, che ha guidato lo studio pubblicato su Nature Astronomy. Le osservazioni del disco interno della giovane stella HL Tauri, simile al Sole e situata a 450 anni luce dalla Terra nella costellazione del Toro, rivelano la presenza di almeno tre volte la quantità di acqua contenuta in tutti gli oceani della Terra.
“È davvero straordinario che possiamo non solo rilevare, ma anche catturare immagini dettagliate e risolvere spazialmente il vapore acqueo a una distanza di 450 anni luce da noi”, aggiunge il coautore Leonardo Testi, astronomo del Dipartimento di Fisica e Astronomia “Augusto Righi” dell’Università di Bologna. Le osservazioni “risolte spazialmente” con ALMA consentono agli astronomi di determinare la distribuzione dell’acqua in diverse regioni del disco. “Partecipare a una scoperta così importante nel disco di HL Tauri è andato oltre ciò che mi sarei mai aspettato dalla mia prima esperienza di ricercatore”, aggiunge Mathieu Vander Donckt dell’Università di Liegi, in Belgio, che era uno studente di un master quando ha partecipato nella ricerca.
Cercare all’interno delle lacune
La quantità significativa di acqua è stata trovata in una regione del disco della stella HL Tauri in cui esiste una lacuna che era già nota agli astronomi. “Le nostre immagini recenti rivelano una notevole quantità di vapore acqueo a una serie di distanze dalla stella che includono uno spazio vuoto in cui potenzialmente potrebbe formarsi un pianeta in questo stesso momento”, afferma Facchini. Ciò suggerisce che questo vapore acqueo potrebbe influenzare la composizione chimica dei pianeti che si formano in quelle regioni.
Osservare l’acqua con un telescopio terrestre non è un’impresa da poco poiché l’abbondante vapore acqueo presenta nell’atmosfera terrestre degrada i segnali che riceviamo dallo spazio. ALMA è un insieme di strumenti nel deserto cileno di Atacama posto a circa 5000 metri di altitudine, che sono stati costruiti in un ambiente elevato e secco appositamente per ridurre al minimo questo degrado, fornendo condizioni di osservazione eccezionali. “Ad oggi, ALMA è l’unica struttura in grado di risolvere spazialmente l’acqua in un disco freddo di formazione planetaria”, ha affermato il coautore Wouter Vlemmings, professore alla Chalmers University of Technology in Svezia.
“È davvero emozionante osservare direttamente il rilascio di molecole d’acqua da particelle di polvere ghiacciata”, afferma Elizabeth Humphreys, un’astronoma dell’Eso che ha partecipato allo studio. I granelli di polvere che compongono un disco sono i semi della formazione dei pianeti, che si scontrano e si aggregano in corpi sempre più grandi orbitanti attorno alla stella. Gli astronomi ritengono che nelle zone dove fa abbastanza freddo perché l’acqua si congeli sulle particelle di polvere, questi “semi” si uniscono in modo più efficiente e rappresentano quindi un luogo ideale per la formazione dei pianeti. “I nostri risultati mostrano come la presenza di acqua possa influenzare lo sviluppo di un sistema planetario, proprio come avvenne circa 4,5 miliardi di anni fa nel nostro Sistema solare”, aggiunge Facchini.
Arriva Elt
Entro la fine di questo decennio, con il già previsto ampliamento di Alma e l’entrata in funzione dell’Extremely Large Telescope (Elt) dell’Eso, la formazione dei pianeti e il ruolo che l’acqua gioca in questo processo diventeranno più chiari che mai. In particolare, Metis, l’imager e spettrografo nel medio infrarosso di cui verrà dotato l’Elt, offrirà agli astronomi possibilità di osservazione impareggiabili delle regioni interne dei dischi di formazione planetaria, proprio là dove si formano pianeti come la Terra.