SCOPERTA NELL’AMBITO DEL PROGETTO MAPS

Zuppa di molecole là dove nascono i pianeti

Utilizzando le antenne di Alma, un team internazionale di astronomi è riuscito a identificare per la prima volta all’interno di alcuni dischi protoplanetari – le regioni attorno a una giovane stella da cui si formano i pianeti – i precursori di molecole biologicamente rilevanti, alcune delle quali chimicamente simili a quelle che hanno permesso l’origine della vita sulla Terra. Tutti i dettagli su Astrophysical Journal Supplement Series

     15/09/2021
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Grandi serbatoi di molecole organiche necessarie per formare le basi della vita nei dischi protoplanetari di giovani stelle. È la scoperta firmata da un team internazionale di ricercatori guidati dall’Università di Leeds (Uk). L’articolo che descrive i dettagli dello studio, uno dei venti che riportano i risultati di un’imponente indagine sulla chimica della formazione dei pianeti, è stato pubblicato oggi su Astrophysical Journal Supplement Series.

A sinistra, illustrazione artistica di un pianeta in formazione dal disco protoplanetario che circonda una giovane stella. A destra, ingrandimento di una regione del disco che mostra le molecole di gas individuate dal programma Molecules with Alma at Planet-forming Scales. Crediti: M.Weiss/Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian

Le molecole gassose in questione sono il cianoacetilene (HC3N), l’acetonitrile (CH3CN) e il ciclopropenilidene (-C3H2), tutti composti organici precursori di molecole più grandi e biologicamente rilevanti.

«Queste grandi molecole organiche complesse si trovano in vari ambienti nello spazio», sottolinea John Ilee, ricercatore all’Università di Leeds e primo autore della pubblicazione. «Studi di laboratorio e teorici hanno suggerito che queste molecole sono gli “ingredienti grezzi” per la costruzione di componenti essenziali nella chimica biologica sulla Terra, come gli zuccheri, gli amminoacidi e, nelle giuste condizioni, persino i componenti dell’acido ribonucleico (Rna)».

Le impronte digitali uniche delle specie chimiche sono state rilevate – nell’ambito del progetto Maps – dalla rete di 66 antenne di Alma all’interno di GM Aur, AS 209, HD 163296 e MWC 480: quattro dischi protoplanetari, omonimi delle quattro giovani stelle attorno alle quali si trovano. Dischi protoplanetari distanti da 300 a 500 anni luce dalla Terra e che mostrano tutti tracce della formazione di pianeti in corso.

«Grazie ad Alma, per la prima volta siamo riusciti a individuare queste molecole nelle regioni più interne dei dischi, su scale di dimensioni simili al Sistema solare», aggiunge Ilee. «Le nostre analisi mostrano che le molecole si trovano principalmente in queste regioni interne con abbondanze che sono tra dieci e cento volte superiori rispetto a quanto i modelli avevano predetto».

Immagini continue a 220 gigahertz dei dischi protoplanetari (prima riga in alto) e mappe dell’emissione radiativa delle molecole HC3N, CH3CN e c-C3H2 (righe in basso). Crediti: John D. Ilee et al., ApJSS 2021

Utilizzando questi dati, la cui raccolta ha richiesto un disco rigido da 100 terabyte e due anni di analisi, gli astronomi hanno infine mappato le posizioni di queste e altre molecole all’interno dei dischi stessi. Le mappe prodotte rivelano che al loro interno le sostanze chimiche non sono uniformemente distribuite. Piuttosto, ogni disco è una zuppa generatrice di pianeti diversa. Ciò suggerisce che la formazione dei pianeti avviene in ambienti chimici diversi, osservano i ricercatori, e che mentre si forma ogni pianeta possa essere esposto a molecole assai diverse a seconda della sua posizione nel disco.

«Le mappe rivelano che la posizione del disco in cui un pianeta si forma è molto importante», osserva infatti Karin Öberg, astronoma allo Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) e co-autrice dello studio. «Molte delle sostanze chimiche nei dischi sono molecole organiche e la loro distribuzione varia notevolmente all’interno di un particolare disco. Due pianeti possono formarsi attorno alla stessa stella, ma avere inventari di molecole organiche – e quindi possibilità di sostenere la vita – molto diversi».

«Il risultato chiave di questo lavoro mostra che gli stessi ingredienti necessari per seminare la vita sul nostro pianeta si trovano anche intorno ad altre stelle», conclude Catherine Walsh, ricercatrice dell’Università di Leeds, co-principal investigator del progetto Maps e co-firmataria della pubblicazione. «È possibile che le molecole necessarie per dare il via alla vita sui pianeti siano prontamente disponibili in tutti gli ambienti  in cui essi si formano».

Per saperne di più:

  • Leggi su arXiv.org il preprint dell’articolo “Molecules with ALMA at Planet-forming Scales (MAPS) IX: Distribution and properties of the large organic molecules HC3N, CH3CN, and c-C3H2” di John D. Ilee, Catherine Walsh, Alice S. Booth, Yuri Aikawa, Sean M. Andrews, Jaehan Bae, Edwin A. Bergin, Jennifer B. Bergner, Arthur D. Bosman, Gianni Cataldi, L. Ilsedore Cleeves, Ian Czekala, Viviana V. Guzmán, Jane Huang, Charles J. Law, Romane Le Gal, Ryan A. Loomis, François Ménard, Hideko Nomura, Karin I Öberg, Chunhua Qi, Kamber R. Schwarz, Richard Teague, Takashi Tsukagoshi, David J. Wilner, Yoshihide Yamato e Ke Zhang
  • Leggi su arXiv.org il preprint dell’articolo “Molecules with ALMA at Planet-forming Scales (MAPS) III: Characteristics of Radial Chemical Substructures” di Charles J. Law, Ryan A. Loomis, Richard Teague, Karin I. Öberg, Ian Czekala, Sean M. Andrews, Jane Huang, Yuri Aikawa, Felipe Alarcón, Jaehan Bae, Edwin A. Bergin, Jennifer B. Bergner, Yann Boehler, Alice S. Booth, Arthur D. Bosman, Jenny K. Calahan, Gianni Cataldi, L. Ilsedore Cleeves, Kenji Furuya, Viviana V. Guzmán, John D. Ilee, Romane Le Gal, Yao Liu, Feng Long, François Ménard, Hideko Nomura, Chunhua Qi, Kamber R. Schwarz, Anibal Sierra, Takashi Tsukagoshi, Yoshihide Yamato, Merel L. R. van’t Hoff, Catherine Walsh, David J. Wilner e Ke Zhang