La nascita delle comete osservata in un sistema planetario extrasolare

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La stella Beta Pictoris, che ha dodici milioni di anni, risiede a soli 63 anni luce dalla Terra e ospita un pianeta gigante gassoso con un disco di detriti che potrebbero, nel tempo, evolvere in corpi ghiacciati molto simili alla fascia di Kuiper al di fuori dell’orbita di Nettuno, nel nostro sistema solare.

Grazie alle caratteristiche uniche di osservazione di Herschel, è stato possibile determinare la composizione dell’anello di polvere nella periferia fredda del sistema Beta Pictoris per la prima volta.

Di particolare interesse è stata l’olivina, un minerale silicatico che cristallizza nelle stelle appena nate e successivamente viene incorporato in asteroidi, comete e pianeti.

L’olivina presente in diversi tipi, ha spiega Ben de Vries, autore principale dello studio riportato su Nature.

“Una varietà ricca di magnesio si trova nei piccoli corpi ghiacciati e primitivi come le comete, mentre l’olivina ricca di ferro si trova in genere nei grandi asteroidi che hanno subìto un maggiore  riscaldamento, o una ‘trasformazione'”.

Herschel ha rilevato l’incontaminata varietà ricca di magnesio  nel sistema Beta Pictoris a 15-45 unità astronomiche (UA) dalla stella, dove le temperature sono a circa -190 °C.

A confronto, la Terra si trova ad 1 AU dal Sole e la Fascia di Kuiper nel sistema solare si estende oltre l’orbita di Nettuno, a circa 30-50 AU dal Sole.

Le osservazioni Herschel hanno permesso agli astronomi di calcolare che i cristalli di olivina costituiscono circa il 4% della massa totale della polvere che si trova in questa regione.

A sua volta, questa scoperta ha portato a concludere che l’olivina è stata originariamente legata all’interno di comete e rilasciata nello spazio da collisioni tra oggetti ghiacciati.

“Il valore del 4% è sorprendentemente simile a quello del sistema solare, come nelle comete 17P/Holmes e 73P/Schwassmann-Wachmann 3, che contengono olivina  ricca di magnesio dal 2 al 10%,” dice de Vries.

“Dal momento che l’olivina può cristallizzare nel giro di circa 10 AU dalla stella centrale, trovandosi in un disco di detriti freddo, significa che deve essere stato trasportato dalla regione interna del sistema alla periferia.”

Il meccanismo di trasporto per ‘miscelazione radiale’ è noto dai modelli di evoluzione di dischi vorticosi protoplanetari quando si condensano attorno a nuove stelle.

La miscelazione viene stimolata in quantità variabili dai venti e dal calore dalla stella centrale spingendo via i materiali, insieme a differenze di temperatura e al movimento turbolento creato nel disco durante la formazione dei pianeti.

“I nostri risultati sono la dimostrazione che l’efficienza di questi processi di trasporto deve essere stata simile tra il sistema solare e il sistema Beta Pictoris, e che questi processi sono probabilmente indipendenti dalle proprietà specifiche del sistema,” dice il dott. de Vries .

Infatti, Beta Pictoris ha una volta e mezzo la massa del nostro Sole, è otto volte più luminoso, e l’architettura del suo sistema planetario è diversa da quella del nostro sistema solare oggi.

“Grazie a Herschel, siamo stati in grado di misurare le proprietà del materiale incontaminato lasciato dall’iniziale processo di costruzione di un pianeta in un altro sistema solare, con una precisione che è paragonabile a quella che avremmo potuto realizzare in laboratorio, ” dice  Göran Pilbratt scienziato del progetto ESA Herschel.