Lo scontro tra due corpi celesti nel disco protoplanetario della stella HD166191 ha provocato una nuvola di detriti osservata nei dati del telescopio Spitzer.

La maggior parte dei pianeti rocciosi e dei satelliti nel nostro sistema solare, tra cui la Terra e la Luna, sono stati formati o modellati da massicce collisioni all’inizio della storia del sistema solare. Grazie a questi scontri, i corpi rocciosi possono accumulare più materiale aumentando di dimensioni, oppure possono frammentarsi in corpi più piccoli. In una ricerca riportata sull’Astrophysical Journal, un gruppo di astronomi dell’Università dell’Arizona ha riportato le prime osservazioni di una nuvola di detriti causata da queste collisioni mentre è transitata davanti alla sua stella madre.

Con la conoscenza delle dimensioni e della luminosità della stella, le osservazioni hanno consentito ai ricercatori di determinare direttamente le dimensioni della nuvola subito dopo l’impatto, stimare le dimensioni degli oggetti che si sono scontrati e osservare la velocità con cui la nuvola si è dispersa.

HD 166191
Questa rappresentazione artistica mostra come potrebbe apparire da vicino la nuvola di detriti attorno alla giovane stella chiamata HD 166191. Credit: NASA/JPL-Caltech

Un’imponente nuvola di detriti

Tutti i casi segnalati in precedenza da Spitzer erano rimasti irrisolti, con solo la possibilità di fare ipotesi teoriche su come avrebbero potuto essere l’evento reale e la nuvola di detriti. Ma a partire dal 2015, un team ha iniziato a fare osservazioni di routine di una stella di 10 milioni di anni chiamata HD 166191. Nel primo periodo della vita di una stella, la polvere rimasta dalla sua formazione si aggrega e forma corpi rocciosi chiamati planetesimi – i semi dei futuri pianeti.

Una volta che il gas, che prima riempiva lo spazio tra quegli oggetti, viene disperso, iniziano le collisioni catastrofiche tra i planetesimi.

Nella speranza di poter osservare le prove di una di queste collisioni intorno a HD 166191, il team ha utilizzato il telescopio Spitzer, fuori servizio dal 2020, per condurre più di 100 osservazioni del sistema tra il 2015 e il 2019. Sebbene i planetesimi siano troppo piccoli e distanti per essere visti con il telescopio, le loro collisioni producono grandi quantità di polvere che Spitzer ha rilevato nella luce infrarossa o in lunghezze d’onda leggermente più lunghe di quelle che gli occhi umani possono vedere, ideali per rilevare la polvere e i detriti.

A metà del 2018, il telescopio spaziale ha visto il sistema HD 166191 diventare più luminoso, suggerendo un aumento della produzione di questi detriti. Durante quel periodo, Spitzer ha anche osservato una nuvola di detriti che bloccava la stella. Combinando l’osservazione di Spitzer del transito con le osservazioni dei telescopi a terra, il team ha potuto dedurre le dimensioni e la forma della nuvola di detriti. Il loro lavoro suggerisce che la nuvola fosse molto allungata, con un’area minima stimata tre volte quella della stella. Tuttavia, la quantità di luce infrarossa vista da Spitzer suggerisce che solo una piccola parte della nuvola è passata davanti alla stella e che i detriti di questo evento hanno coperto un’area centinaia di volte più grande di quella della stella.

Per produrre una nuvola così grande, gli oggetti nella collisione principale dovevano avere le dimensioni di pianeti nani, come Vesta nel nostro sistema solare, un oggetto largo 530 chilometri situato nella cintura principale di asteroidi tra Marte e Giove. Lo scontro iniziale ha generato abbastanza energia e calore da vaporizzare parte del materiale.

Si è così innescata una reazione a catena di impatti tra i frammenti della prima collisione e altri piccoli corpi nel sistema che hanno creato la quantità significativa di polvere che Spitzer ha potuto rilevare.

Nei mesi successivi, la grande nuvola di polvere è cresciuta di dimensioni ed è diventata più traslucida, indicando che la polvere e altri detriti si stavano rapidamente disperdendo in tutto il giovane sistema stellare. Nel 2019 la nuvola che è passata davanti alla stella non era più visibile, ma il sistema conteneva il doppio della polvere rispetto a prima che Spitzer individuasse la nuvola. Le informazioni raccolte, secondo gli autori del documento, possono aiutare gli scienziati a testare le teorie su come si formano e crescono i pianeti terrestri.

Osservando i dischi di detriti polverosi attorno alle giovani stelle, possiamo essenzialmente guardare indietro nel tempo e vedere i processi che potrebbero aver modellato il nostro sistema solare. Avendo un quadro più chiaro sull’esito delle collisioni in questi sistemi, potremmo anche avere un’idea migliore della frequenza con cui si formano pianeti rocciosi attorno ad altre stelle.

Riferimenti: NASA JPL

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