James Webb trova per la prima volta acqua ghiacciata in un giovane sistema stellare

Era già stato trovato in precedenza negli anelli di Saturno e nei corpi ghiacciati della fascia di Kuiper del nostro sistema solare, ma mai in un posto come questo. Un team internazionale di ricercatori, tra cui l'astrofisica Noemí Pinilla dell'Università di Oviedo e l'Istituto di scienze e tecnologie spaziali delle Asturie (ICTEA), ha scoperto, per la prima volta, ghiaccio d'acqua cristallino in un disco di detriti polverosi attorno a una giovane stella simile al Sole. Il futuro sistema stellare, situato a 155 anni luce di distanza, è stato osservato con il telescopio spaziale James Webb della NASA. La scoperta "rafforza l'idea che potrebbe esserci vita non solo sul nostro pianeta o nelle nostre vicinanze, ma ovunque nell'universo che presenti condizioni simili", ha detto Pinilla al giornale.

Gli astronomi aspettavano questi dati "inconfutabili" da decenni. Nel 2008, le osservazioni del telescopio spaziale Spitzer della NASA avevano già suggerito la possibilità della presenza di acqua ghiacciata in questo sistema, ma solo ora il telescopio spaziale James Webb l'ha rilevata "in modo inequivocabile", secondo Chen Xie, scienziato della Johns Hopkins University di Baltimora, Maryland (USA) e autore principale dell'articolo pubblicato questo mercoledì sulla rivista "Nature". Tutta l'acqua ghiacciata rilevata è associata a particelle di polvere fine sparse sul disco, come "palle di neve sporche".

La stella, catalogata come HD 181327, è significativamente più giovane del nostro Sole. Si stima che abbia 23 milioni di anni, rispetto ai 4,6 miliardi di anni della nostra stella. È anche leggermente più massiccio e caldo, il che ha portato alla formazione di un sistema leggermente più grande attorno a sé.

Le osservazioni di Webb confermano l'esistenza di uno spazio significativo tra la stella e il suo disco di detriti, un'ampia area priva di polvere. Questo disco è simile alla nostra fascia di Kuiper, dove a volte si scontrano pianeti nani, comete e altri pezzi di ghiaccio e roccia. Miliardi di anni fa, la nostra fascia di Kuiper era probabilmente simile al disco di detriti di questa stella. "È come vedere il nostro sistema solare miliardi di anni fa, nella sua infanzia cosmica", dice Pinilla,

"HD 181327 è un sistema molto attivo", ha affermato Chen. "Si verificano collisioni regolari e continue nel suo disco di detriti. Quando questi corpi ghiacciati si scontrano, rilasciano minuscole particelle di ghiaccio d'acqua polveroso, di dimensioni perfette per essere rilevate da Webb."

Il ghiaccio d'acqua non è distribuito uniformemente in questo sistema. La maggior parte, il 20%, si trova dove è più freddo e più lontano dalla stella. Tuttavia, più i ricercatori osservavano attentamente, meno ghiaccio d'acqua trovavano. Verso il centro del disco di detriti, Webb ha rilevato circa l'8% di ghiaccio d'acqua. In questo caso, è probabile che le particelle di acqua congelata vengano prodotte a una velocità leggermente superiore a quella con cui vengono distrutte. Nella zona del disco di detriti più vicina alla stella non ne è stato rilevato quasi nessuno. La luce ultravioletta della stella probabilmente vaporizza i granelli vicini oppure le rocce note come planetesimi li hanno intrappolati al loro interno.

Il ghiaccio d'acqua è un ingrediente essenziale nei dischi che circondano le stelle giovani. Influisce notevolmente sulla formazione dei pianeti giganti e può anche essere trasportato da piccoli corpi come comete e asteroidi verso pianeti rocciosi completamente formati. E con l'acqua cresce la speranza di vita in altri angoli dell'universo.

"Da quello che sappiamo, se ci sono acqua liquida e molecole di carbonio, lo sviluppo della vita è più possibile", afferma Pinilla. "Nel nostro Sistema Solare, stiamo cercando segni di vita su satelliti ghiacciati, come Europa (la luna di Giove), dove si trovano oceani di acqua liquida sotto lo strato di ghiaccio strutturale. Ora che abbiamo confermato la presenza di ghiaccio d'acqua, e probabilmente di ghiaccio molecolare contenente carbonio, sappiamo che potrebbero esistere planetesimi ghiacciati simili ai mondi oceanici del nostro Sistema Solare, e le collisioni che creano questa polvere ghiacciata potrebbero inviare i semi della vita su pianeti rocciosi più caldi", afferma.

Come spiega, "Se pianeti giganti si sono già formati in un disco di detriti, pianeti ghiacciati o le loro lune possono ancora formarsi. Questa scoperta ci dice che la formazione planetaria che ipotizziamo nel nostro sistema solare potrebbe essere un processo universale, comune agli esopianeti".

Ora che Webb ha rilevato il ghiaccio d'acqua, tutti i ricercatori hanno la possibilità di studiare in che modo questi processi si svolgono in modi nuovi in ​​molti altri sistemi planetari. Noemí Pinilla è arrivata all'ICTEA a ottobre con una borsa di studio ATRAE per attrarre ricercatori spagnoli all'estero. Spera di aggiungere altri studenti al suo gruppo.

Sebbene inizialmente non facesse parte di questo team di ricerca, la sua esperienza nello studio del sistema solare, in particolare degli oggetti ghiacciati, si è rivelata rilevante e necessaria per l'interpretazione dei dati. Quando il ricercatore principale ha esaminato gli spettri ottenuti, ha identificato delle caratteristiche che indicavano la presenza di un disco di planetesimi ghiacciati, molto simile a quello che, in tempi remoti, ha dato origine alla fascia transnettuniana e a oggetti rappresentativi come Plutone. Fu allora che si rivolse al ricercatore asturiano affinché collaborasse all'interpretazione spettrale, data la sua esperienza con i piccoli corpi del sistema solare.

Secondo l'astrofisico, il telescopio spaziale James Webb è diventato una "macchina dei desideri" per la scienza, trasformando in dati e rilevazioni reali molte delle ipotesi che hanno guidato per decenni l'esplorazione del cosmo. "Webb sta colmando le lacune tra le scale e le fasi chiave della formazione planetaria, dal mezzo interstellare e dalle nubi molecolari ai dischi protoplanetari, agli esopianeti e, infine, al nostro stesso sistema solare", ha sottolineato.