Gli astronomi individuano il benzene in un pianeta

Un team internazionale di astronomi, tra cui diversi ricercatori olandesi, ha osservato per la prima volta la molecola di benzene (C6H6) in un disco di formazione planetaria attorno a una giovane stella.

Oltre al benzene, hanno visto molti altri composti di carbonio più piccoli e poche molecole ricche di ossigeno. Le osservazioni suggeriscono che, come la nostra Terra, i pianeti rocciosi che si formano in questo disco contengono relativamente poco carbonio. Gli scienziati pubblicano le loro scoperte giovedì sera sulla rivista Nature Astronomy.

I ricercatori hanno studiato la giovane e piccola stella J160532 (un decimo della massa del nostro Sole), distante circa 500 anni luce da noi, verso la costellazione dello Scorpione. Intorno a stelle così piccole e giovani si formano molti pianeti rocciosi simili alla Terra, in dischi fatti di gas e polvere. Finora è stato difficile studiare le molecole nella parte interna calda di questi dischi, dove si forma la maggior parte dei pianeti, a causa della sensibilità e della risoluzione spettrale limitate dei precedenti osservatori.

Per la loro ricerca, gli scienziati hanno utilizzato i dati dello spettrometro MIRI a bordo del telescopio spaziale James Webb. MIRI può vedere attraverso le nuvole di polvere ed è particolarmente adatto per misurare il gas caldo nei dischi interni. L'ottica principale dello spettrometro MIRI è stata progettata e costruita dalla Netherlands Research School for Astronomy (NOVA).

"Questo è esattamente il tipo di scienza per cui è stato progettato lo spettrometro MIRI", afferma Ewine van Dishoeck (Università di Leida), che è stato coinvolto fin dall'inizio nella costruzione di Webb e dello strumento MIRI. “Gli spettri contengono una grande quantità di dati che ci dicono qualcosa sulla composizione chimica e fisica dei dischi che formano i pianeti”.

Tanto gas di carbonio, poco ossigeno

Oltre alla prima osservazione in assoluto del benzene in un disco di formazione planetaria, i ricercatori hanno visto per la prima volta anche l’idrocarburo diacetilene (C4H2) e una quantità insolitamente grande di gas acetilene (C2H2), un idrocarburo molto reattivo. Sorprendentemente, in questo disco c'è pochissima acqua e anidride carbonica. Tuttavia, questi composti ricchi di ossigeno si trovano spesso in altri dischi di polvere. L'identificazione di queste molecole ha richiesto una stretta collaborazione con i chimici che misurano gli spettri (le impronte digitali chimiche) in laboratorio.

I ricercatori sospettano che il benzene e il (di-)acetilene vengano rilasciati nel disco in seguito alla distruzione dei granelli di polvere ricchi di carbonio da parte della giovane stella attiva. I granelli di polvere che rimarrebbero conterrebbero silicati con relativamente poco carbonio. In una fase successiva, i grani a basso contenuto di carbonio si raggruppano in pezzi più grandi. Questi alla fine diventeranno pianeti rocciosi come la Terra. Questo scenario potrebbe spiegare perché la nostra Terra è così povera di carbonio.

Mancano cinquanta dischi

Nel frattempo, i ricercatori stanno elaborando i dati di oltre 30 altri dischi di polvere attorno a giovani stelle e quest'anno sono attesi dati su altri 20 dischi. In tal modo, dovrebbero scoprire altre molecole e acquisire maggiori conoscenze sulla formazione dei pianeti attorno alle stelle, da quelle più piccole a quelle che sono 2-3 volte la massa del nostro sole.

L’autore principale dello studio Benoît Tabone (ora ricercatore del CNRS presso l’Università Paris-Saclay in Francia e precedentemente affiliata all’Università di Leiden) conclude: “Questo lavoro è solo un primo assaggio delle condizioni fisiche e chimiche in cui si trovano pianeti simili alla terra come la nostra Terra. formato”. Il coautore Aditya Arabhavi, dottorando presso l’Università di Groningen, aggiunge: “Molte più molecole verranno scoperte, sia nel disco di J160532 che in altri dischi. Webb è un “parco giochi” non solo per gli astronomi, ma anche per gli esperti di fisica molecolare”.

MINDS (indagine sul disco MIRI nel medio infrarosso)

L'indagine ha avuto luogo nell'ambito del programma MINDS di JWST Guaranteed Time Observation (GTO). Il programma è co-guidato da Inga Kamp (Università di Groningen). Gli astronomi di Groningen, Leiden e Nijmegen sono strettamente coinvolti.

Carta scientifica

Una ricca chimica di idrocarburi e un elevato rapporto C/O nel disco interno attorno a una stella di massa molto bassa. Di: B. Tabone et al. In: Nature Astronomy, 11 maggio 2023. (accesso libero))