Come si formano i pianeti e le stelle? Uno dei passaggi cruciali individuati dagli scienziati è la cosiddetta fase del nucleo pre-stellare, quando la nube di gas interstellare si contrae e si appiattisce nel suo cammino verso la formazione di un disco protoplanetario. 

Gli astronomi del Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics hanno analizzato il nucleo pre-stellare L1544, situato nella Costellazione del Toro, con il radiotelescopio Alma dell’Eso.  L1544 mostra molecole immagazzinate nel ghiaccio prima della formazione di un sistema analogo al nostro. Parte del materiale ghiacciato potrebbe sopravvivere mantenendo traccia di queste fasi primordiali.

«Gli studi sui nuclei pre-stellari nelle nubi vicine hanno fornito indizi sulla loro struttura fisica e chimica, ma finora non era ancora chiaro cosa accadeva al  loro centro – sottolinea Paola Caselli, autrice principale dell’articolo ora pubblicato su The Astrophysical Journal – ora possiamo studiare le strutture nelle 2000 unità astronomiche (Ua), dove si formerà un futuro sistema stellare. Per fare un confronto: Nettuno, il pianeta più esterno conosciuto nel Sistema Solare, si trova a una distanza di 30 Ua dal Sole, mentre la fascia di Kuiper e il cosiddetto disco sparso, dove risiedono comete a breve termine e altri corpi ghiacciati, si estendono fino a circa 200 Ua».

Le osservazioni del team includono sia l’emissione continua di granelli di polvere in questo nucleo pre-stellare, sia le analisi della linea spettrale di ammoniaca deuterata, una molecola composta da azoto e idrogeno, dove un atomo di idrogeno è sostituito da un atomo di deuterio (Nh2d). L’emissione continua di polvere ha rivelato una regione centrale compatta con una massa di circa 1/6 quella del Sole, mentre l’analisi della linea molecolare è stata la vera sorpresa. Per la prima volta, le osservazioni hanno fornito prove di un congelamento quasi completo: praticamente tutte le molecole (99,99%) e gli atomi più pesanti dell’elio scompaiono dal gas e si condensano sopra i granelli di polvere nelle 2000 Ua centrali.

Nel dettaglio, i granelli di polvere nel nucleo pre-stellare vengono circondati da spessi mantelli ghiacciati, ricchi di acqua e molecole organiche, che costituiscono i ‘mattoni’ per i futuri pianeti. Un recente studio sulla cometa 67P/Churyumov Gerasimenko ha dimostrato che l’oggetto contiene molecole con abbondanze relative simili ai nuclei pre-stellari e alle giovani regioni di formazione stellare.

«Siamo stati in grado di dimostrare che le molecole pre-stellari sono immagazzinate nel ghiaccio prima della formazione di un sistema stellare simile al nostro –  spiega Jaime Pineda, secondo autore dell’articolo – parte di questo ghiaccio, in particolare i granelli ghiacciati nella parte esterna del disco, potrebbero anche sopravvivere alle fasi successive della formazione del pianeta, preservando la firma chimica di queste epoche primordiali».

Secondo quanto si legge nello studio, i corpi ghiacciati presenti oggi alla periferia del Sistema Solare possono contenere la storia chimica congelata del nostro nucleo pre-solare, la nuvola da cui ha avuto origine tutto ciò che vediamo oggi nel nostro sistema. Gli scienziati ritengono che i granelli ghiacciati al centro del nostro nucleo pre-solare potrebbero persino aver contribuito a molecole volatili, tra cui acqua e sostanze organiche, ingredienti preziosi per l’origine della vita sul nostro pianeta.