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Il telescopio spaziale James Webb ha aggiunto un tassello importante alla comprensione della formazione dei pianeti, mostrando che i mondi appena nati devono crescere in fretta, prima che venti potenti e radiazioni portino via il gas di cui hanno bisogno. I pianeti prendono forma all’interno dei dischi protoplanetari, strutture di gas e polvere che circondano le stelle giovani, ma quella riserva non dura per sempre. Le nuove osservazioni aiutano a capire come il gas sfugge e come cambiano i meccanismi dominanti man mano che un sistema planetario matura.
Lo studio è guidato da Naman Bajaj dell’Università dell’Arizona, con la partecipazione di Uma Gorti del SETI Institute, e ha preso in esame 72 stelle giovani simili al Sole insieme ai loro dischi. È una delle ricerche più ampie mai condotte con JWST su questo tema ed è stata pubblicata su The Astronomical Journal. Il risultato principale è che tipi diversi di vento prevalgono in momenti diversi della prima giovinezza di un sistema.
Una scadenza precisa per i giganti gassosi
Secondo Gorti la dispersione del disco funziona come un orologio fondamentale, perché quando il gas se ne va l’occasione di costruire pianeti ricchi di gas è sostanzialmente finita. Il Sistema solare oggi ha circa 4,5 miliardi di anni ed è fatto quasi solo di spazio vuoto. Nei suoi primi milioni di anni però il giovane Sole era avvolto da un disco denso che conteneva circa 100 volte più gas che polvere. Quasi tutto quel gas, col tempo, è sparito.
Capire quando e come succede è decisivo perché il gas serve a formare i giganti gassosi come Giove e Saturno. Se un disco lo perde troppo in fretta, i pianeti in crescita potrebbero non avere abbastanza tempo per accumulare le enormi atmosfere necessarie a diventare tali.
Per indagare il fenomeno Bajaj e colleghi hanno usato osservazioni d’archivio dello strumento MIRI, che lavora nell’infrarosso medio. I 72 sistemi si trovano a stadi evolutivi diversi e, messi in fila, funzionano come una sequenza di istantanee. Già nel 2020 Ilaria Pascucci, relatrice di Bajaj e seconda autrice dell’articolo, aveva guidato uno studio su getti e venti ipotizzando l’esistenza di venti molecolari abbastanza densi, nelle fasi iniziali, da bloccare i fotoni X. Prima di Webb l’idrogeno molecolare non si poteva osservare direttamente. Ora invece sì, e quelle previsioni hanno trovato conferma nelle immagini del telescopio.
Dai getti magnetici alla fotoevaporazione
Gli studiosi si sono concentrati su due indicatori del materiale in fuga, cioè l’idrogeno molecolare, la molecola più abbondante nei dischi, e il neon ionizzato. Sensibilità e risoluzione dello strumento hanno permesso di distinguere i venti ampi di idrogeno dai getti e dai venti tracciati dal neon. Nei sistemi più giovani, dove il materiale cade ancora sulla stella centrale, compaiono getti potenti accompagnati da venti con gas molecolare e atomico, compatibili con flussi generati da campi magnetici che attraversano il disco. Il gas segue le linee di campo verso l’esterno e sottrae al disco sia materia sia momento angolare.
Con l’età lo scenario cambia. L’afflusso verso la stella cala, i getti si indeboliscono e il gas che scappa diventa sempre più atomico. A quel punto la radiazione ad alta energia della stella riesce a penetrare il materiale ormai rarefatto e a scaldarlo finché non evade, un processo chiamato fotoevaporazione. Gorti studia da decenni il ruolo dei raggi ultravioletti e X in questi venti e i nuovi dati offrono un collegamento osservativo con quel lavoro teorico su decine di sistemi.
Non esiste quindi un unico meccanismo che ripulisce un disco. Bajaj parla apertamente di una corsa contro il tempo, perché pianeti come Giove devono assemblare le loro atmosfere finché il disco è abbastanza consistente da rifornirli, prima che venti e getti disperdano la materia prima nello spazio. Emissioni estese di idrogeno molecolare e neon ionizzato sono state rilevate in 66 dischi su 72. Venti conici di idrogeno molecolare sono comparsi in 46 sistemi e getti veloci di neon in 40. Ogni sistema con un getto di neon mostrava anche un vento tracciato da idrogeno molecolare o da ossigeno.
La ricerca amplia un lavoro precedente dello stesso gruppo, che nel 2024 aveva usato James Webb per fotografare il gas in fuga dal disco della giovane stella T Cha. Ora il team vuole stabilire quanto gas rimuovano questi venti nel tempo e da quali zone del disco provenga, misure che potrebbero rivelare la velocità con cui si chiude la finestra per la formazione dei pianeti e quali regioni riescano a generare tipi diversi di pianeti prima che il gas si esaurisca.
Fonte: TecnoAndroid
