Come si formano le lune? La risposta arriva da un esopianeta e da un ricercatore di Zurigo

Premessa, doverosa: il nostro sistema solare contiene otto pianeti principali e oltre 400 lune conosciute che orbitano intorno a sei di questi pianeti. Da dove provengono queste lune? I meccanismi di formazione, lo sappiamo, sono molteplici. Si ipotizza che le lune più grandi, come i quattro satelliti galileiani intorno a Giove, si siano condensate a partire da un disco di polvere e gas che circondava il pianeta al momento della sua formazione. Un cosiddetto disco circumplanetario. Tutto ciò sarebbe avvenuto più di 4 miliardi di anni fa, tant'è che, oggi, le prove scientifiche al riguardo sono scarse.

Il telescopio spaziale James Webb della NASA, è notizia di oggi, ha fornito la prima visione diretta e le prime misurazioni delle proprietà chimiche e fisiche di un disco attorno a un grande esopianeta, che si trova a oltre 625 anni luce di distanza. Questo disco, si legge nella nota dello Space Telescope Science Institute, che gestisce i telescopi spaziali per conto della NASA, è un possibile cantiere per la costruzione di lune. Le lune sono probabilmente più numerose dei pianeti della nostra galassia. Non solo, alcune potrebbero accogliere la vita come la conosciamo. Di qui l'importanza di comprendere gli scenari di formazione delle lune. Il disco, ricco di carbonio, circonda l'esopianeta chiamato CT Cha b, che si trova come detto a 625 anni luce dalla Terra.

La giovane stella su cui orbita il pianeta ha solo 2 milioni di anni, prosegue il comunicato, e sta ancora accumulando materiale circumstellare. Il disco circumplanetario scoperto dal telescopio Webb non fa parte del più grande disco di accrescimento attorno alla stella centrale. I due oggetti, infatti, distano 46 miliardi di chilometri. L'osservazione della formazione di pianeti e lune è fondamentale per comprendere l'evoluzione dei sistemi planetari nella nostra galassia.  Solo ora, tuttavia, grazie agli sviluppi tecnologici, stiamo entrando in un'epoca in cui possiamo assistere alla loro formazione.

Secondo i ricercatori, i dati del telescopio Webb sono preziosi per fare confronti con la nascita del nostro sistema solare, avvenuta oltre 4 miliardi di anni fa. «Possiamo vedere le prove del disco attorno al pianeta e possiamo studiarne la chimica per la prima volta» ha dichiarato la co-autrice della ricerca, Sierra Grant, della Carnegie Institution for Science di Washington. «Non stiamo solo assistendo alla formazione della luna, ma anche a quella di questo pianeta». «Stiamo vedendo quale materiale si sta accumulando per costruire il pianeta e le lune» ha aggiunto il principale autore, Gabriele Cugno, dell'Università di Zurigo, membro altresì del Centro Nazionale di Competenza per la Ricerca PlanetS.

Le osservazioni all'infrarosso di CT Cha b sono state effettuate con lo strumento MIRI (Mid-Infrared Instrument) del telescopio Webb, utilizzando il suo spettrografo a media risoluzione. Un primo sguardo ai dati di archivio ha rivelato segni di molecole all'interno del disco circumplanetario, il che ha motivato un'immersione più profonda nei dati. Poiché il debole segnale del pianeta è sepolto dal bagliore della stella di riferimento, i ricercatori hanno dovuto distinguere la luce della stella dal pianeta utilizzando metodi ad alto contrasto. Ancora Grant: «Abbiamo visto molecole nella posizione del pianeta e quindi sapevamo che c'era qualcosa che valeva la pena di scavare e di passare un anno a cercare di estrarre dai dati. Ci è voluta davvero molta perseveranza».

Alla fine, il team ha scoperto sette molecole contenenti carbonio nel disco del pianeta, tra cui l'acetilene (C2H2) e il benzene (C6H6). Questa chimica ricca di carbonio è in netto contrasto con quella osservata nel disco intorno alla stella ospite, dove i ricercatori hanno trovato acqua ma non carbonio. La differenza tra i due dischi dimostra la loro rapida evoluzione chimica nell'arco di soli 2 milioni di anni.

Da tempo si ipotizza che le quattro lune principali di Giove siano nate da un disco circumplanetario, dicevamo. Questi satelliti galileiani devono essersi condensati da un disco appiattito miliardi di anni fa, come dimostrano le loro orbite complanari intorno a Giove. Le due lune galileiane più esterne, Ganimede e Callisto, sono costituite per il 50% da ghiaccio d'acqua. Ma presumibilmente hanno nuclei rocciosi, forse di carbonio o di silicio. «Vogliamo saperne di più su come il nostro sistema solare ha formato le lune» ha ribadito Cugno. «Questo significa che dobbiamo guardare ad altri sistemi che sono ancora in costruzione. Stiamo cercando di capire come funziona il tutto. Come nascono queste lune? Quali sono i loro ingredienti? Quali sono i processi fisici in gioco e su quali tempi? Webb ci permette di assistere alla formazione di una luna e di indagare su queste domande per la prima volta dal punto di vista osservativo».

Nel corso del prossimo anno, il team utilizzerà il telescopio Webb per eseguire un'indagine completa di oggetti simili, per comprendere meglio la diversità delle proprietà fisiche e chimiche dei dischi attorno a giovani pianeti.

Il James Webb Space Telescope è il più importante osservatorio scientifico spaziale del mondo. Questo telescopio sta risolvendo i misteri del nostro sistema solare, guardando oltre, verso mondi lontani intorno ad altre stelle, e sondando le misteriose strutture e le origini del nostro universo e del nostro posto in esso. Webb è un programma internazionale guidato dalla NASA con i suoi partner, l'ESA (Agenzia Spaziale Europea) e la CSA (Agenzia Spaziale Canadese).