Questa immagine, presa dall'osservatorio ALMA in Cile, mostra la zona (in verde) in cui si è formata neve di monossido di carbonio intorno alla stella TW Hydrae (indicata al centro). Il cerchio blu rappresenta il punto in cui si troverebbe l'orbita di Nettuno per confronto con la dimensione del Sistema Solare. Il passaggio al ghiaccio di monossido di carbonio potrebbe anche indicare il confine interno della regione in cui si possono formare i corpi minori ghiacciati come le comete e i pianeti nani come Plutone e Eris. Crediti: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)
Un gruppo di astronomi è riuscito ad ottenere, grazie all'uso del telescopio ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimiter Array), la primissima immagine mai scattata della linea nevosa che si forma all'interno di un giovane sistema planetario, ancora nelle fasce. Questa zona ghiacciata gioca un ruolo essenziale per la formazione dei pianeti, asteroidi e comete e ha una grande influenza sulla futura composizione chimica di questi corpi. Sulla Terra, simili "linee di neve" si formano ad altitudini molto alte, dove le temperature in caduta portano l'umidità presente nell'aria a diventare neve. Allo stesso modo, le linee che vediamo intorno a queste giovani stelle, potrebbero formare anelli di neve sporca di materiale minerale, dando nascita ai primi planetesimi. La composizione chimica di questi può variare molto e la neve stessa può avere caratteristiche molto esotiche, variando così anche la sua distanza dalla stella, in base alla temperatura a cui vari composti chimici ghiacciano o diventano neve.
L'acqua è la prima a ghiacciare, e a seguire ci sono gli altri gas come l'anidride carbonica (CO2), il metano (CH4), ed il monossido di carbonio (CO). Questi composti formano piccoli granelli che iniziano lentamente a mischiarsi entrando in collisione.
ALMA è riuscito ad osservare una linea di neve di CO, mai osservata prima, intorno ad una giovane stella chiamata TW Hydrae, distante 175 anni luce dalla Terra. Gli astronomi ritengono che questo sistema solare nascente ha molte delle caratteristiche che aveva anche il nostro Sistema Solare nella sua infanzia, all'età di pochi milioni di anni. I risultati sono pubblicati sulla rivista scientifica "Science Express".
"ALMA ci ha permesso di ottenere un'immagine reale della linea di neve intorno ad una giovane stella. Questo è estremamente eccitante perché ci dice molto sui primi tempi del nostro sistema solare" ha spiegato Chunhua Qi, ricercatore del Centro per l'Astrofisica della Harvard-Smithsonian, che ha guidato un team internazionale insieme a Karin Oberg, ricercatrice della Harvard University e dell'Università di Virginia.
"Adesso siamo in grado per la prima volta di vedere i dettagli nascosti riguardi alle regioni ghiacciati di altri sistemi planetari, e questo in particolare ha anche molto in comune con il nostro quando aveva meno di 10 milioni di anni." ha spiegato Qi.
Le linee di neve sono fino ad ora state rilevate soltanto per le loro impronte spettrali nell'esaminare la luce delle stelle, ma mai erano state viste direttamente, quindi era impossibile determinare quanto sono estese e dove si trovano intorno alle stelle.
Questo perché le linee di neve si formano esclusivamente nella regione relativamente stretta al centro del disco protoplanetario. Sopra e sotto questa regione, la radiazione stellare mantiene i gas troppo caldi, non permettendo la formazione di ghiacci. Solo grazie all'effetto di insolazione della polvere ed il gas che si accumulano qui al centro, le temperature possono scendere abbastanza da formare ghiaccio di CO.
Normalmente, questo involucro esterno di gas caldo impedirebbe agli astronomi di guardare all'interno del disco dove il gas è riuscito ad arrivare allo stato ghiacciato. "Sarebbe come cercare di trovare una piccola regione soleggiata durante una giornata molto nebbiosa." ha spiegato Oberg.
Questa equipe di astronomi è riuscita a sbirciare nel disco, dove la neve si era formata, sfruttando un abile trucco: invece di cercare la neve - che non può essere osservata direttamente - hanno cercato una molecola nota come diazenilio (N2H+), che emette radiazione nella banda millimetrica dello spettro ed è perciò un bersaglio perfetto per ALMA. La fragile molecola viene distrutta facilmente in presenza di monossido di carbonio gassoso e perciò appare in quantità misurabili solo nelle zone in cui il monossido di carbonio è ghiacciato e non può più aggredirla. In sostanza, la chiave per trovare il limite della neve di monossido di carbonio sta nel trovare il diazenilio.
La sensibilità e la risoluzione uniche di ALMA hanno permesso agli astronomi di tracciare la presenza e la distribuzione del diazenilio e di trovare un confine ben delineato a circa 30 unità astronomiche dalla stella (30 volta la distanza tra la Terra e il Sole). Questo dà, in effetti, un'immagine in negativo della neve di monossido di carbonio nel disco che circonda TW Hydrae, immagine che può essere usata per vedere il limite della neve di monossido di carbonio esattamente dove la prevede la teoria - all'interno dell'anello di diazenilio.
"Per queste osservazioni abbiamo usato solo 26 antenne delle 66 finali di ALMA. Indicazioni della presenza del limite della neve si vedevano già con ALMA intorno ad altre stelle e siamo convinti che future ossservazioni con la schiera completa di antenne troveranno molti altri casi e provvederanno emozionanti approfondimenti sulla formazione ed evoluzione dei pianeti. Aspettate e vedrete," conclude Michiel Hogerheijde del Leiden Observatory, Paesi Bassi.
