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Due trottole che ruotano ad alta velocità nel cosmo. Appaiono così i protagonisti delle recenti osservazioni del James Webb, due dischi protoplanetari conosciuti come Tau 042021 (a sinistra nell’immagine in alto) e Oph 163131 (a destra). Il primo disco si trova a circa 450 anni luce da noi nella costellazione del Toro ed è mille volte più grande della distanza tra la Terra e il Sole; il secondo si trova a circa 480 anni luce nella costellazione di Ofiuco e si estende per circa 66 miliardi di chilometri di diametro, diverse volte più ampio del nostro Sistema Solare.

Il telescopio spaziale ha immortalato lo spettacolo delle due turbolenti ciambelle di gas e polvere che avvolgono le due giovani stelle situate al centro dei due dischi protoplanetari e la cui emissione luminosa viene bloccata e riflessa dalla polvere.
I dischi protoplanetari sono, infatti, strutture polverose che si originano attorno a stelle nate di recente e da cui possono nascere i pianeti di un sistema stellare.

Quando un ammasso di gas all’interno di una nube molecolare più grande collassa per formare una stella, il gas e la polvere non utilizzati rimangono in orbita attorno alla nuova stella sotto forma di un disco spesso. Questa polvere verrà poi dispersa dalla intensa radiazione stellare, ma prima che ciò accada esiste la possibilità che un po’ di essa si aggreghi e cresca fino a diventare prima piccole rocce, poi planetesimi e infine pianeti.

Osservare dischi protoplanetari in una fase molto precoce, come quelli di Tau 042021 e Oph 163131, ci permette quindi di capire il processo con cui queste strutture polverose generano i pianeti, fornendo allo stesso tempo informazioni su come abbia preso forma anche il nostro Sistema Solare.

Le immagini di Webb di Tau 042021 e Oph 163131 sono da questo punto di vista fondamentali in quanto i due protagonisti sono orientati con il bordo del disco rivolto verso di noi: stiamo osservando la sezione centrale di queste trottole cosmiche, e non la punta o il cappuccio superiore. Questa particolare prospettiva fa sì che la luce intensa emessa dalla giovane stella al centro del disco sia in gran parte bloccata dalla polvere che le sta attorno. Lo spettacolo di luci è, infatti, generato dalla polvere fine che si solleva dal disco sopra e sotto di esso e che riflette la luce emessa dalla stella. Lo scenario immortalato da Webb ci mostra così la distribuzione della polvere, fattore da cui dipende fortemente dove e come i pianeti potranno eventualmente formarsi.

La grande sensibilità all’infrarosso delle due camere NirCam e Miri di Webb permette, inoltre, di tracciare i granelli di polvere all’interno del disco in base alla loro dimensione.
I colori rosso, arancione e verde con cui diverse regioni dei dischi risaltano in queste immagini indicano, infatti, le varie dimensioni dei granelli di polvere, oltre alla presenza di molecole come idrogeno (H₂), monossido di carbonio (CO) e idrocarburi policiclici aromatici (PAH).

Per mostrare lo spettacolo delle trottole planetarie sono stati utilizzati anche dati forniti dal telescopio spaziale Hubble, che mostra la luce visibile, principalmente proveniente dalla stella centrale e riflessa dalla polvere fine sospesa. Nel caso dell’immagine di Oph 163131 sono incluse anche osservazioni di Alma.

Immagine in evidenza: le due immagini dei dischi protoplanetari affiancate. L’immagine a sinistra mostra Tau 042021 evidenziando una banda orizzontale scura che copre la giovane stella, con ampie strutture coniche colorate sopra e sotto e un getto stretto che punta verticalmente dalla stella. L’immagine a destra mostra la stella all’interno del disco polveroso Oph 163131, che si mostra in giallo, con polvere diffusa che crea lobi viola sopra e sotto il disco. Crediti: Esa/Webb, Nasa, Csa, Esa/Hubble, Alma (Eso/Naoj/Nrao), G. Duchêne, M. Villenave.