Webb rileva carbonio in un sistema stellare in formazione

Un team internazionale di astronomi ha utilizzato il telescopio spaziale James Webb della NASA per rilevare per la prima volta un composto di carbonio noto come metil catione

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Webb rileva per la prima volta una molecola di carbonio
Webb rileva per la prima volta una molecola di carbonio

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Un team internazionale di astronomi ha utilizzato il telescopio spaziale James Webb della NASA per rilevare per la prima volta un composto di carbonio noto come metil catione.

Questa molecola è importante perché favorisce la formazione di molecole più complesse a base di carbonio. La molecola è stata trovata in un giovane sistema stellare con un disco protoplanetario, a 1.350 anni luce di distanza nella Nebulosa di Orione.

I composti del carbonio costituiscono le basi di tutta la vita conosciuta e come tali sono di particolare interesse per gli scienziati che lavorano per capire sia come si è sviluppata la vita sulla Terra, sia come potrebbe potenzialmente svilupparsi altrove nel nostro universo. In quanto tale, lo studio della chimica organica interstellare (contenente carbonio) è un’area di grande fascino per molti astronomi.

Si ritiene che questa molecola, mai vista prima nello spazio, sia una pietra angolare della chimica organica interstellare.

Queste immagini di Webb mostrano una parte della Nebulosa di Orione nota come Barra di Orione. È una regione in cui la luce ultravioletta energetica proveniente dall'ammasso del trapezio, situata nell'angolo in alto a sinistra, interagisce con dense nubi molecolari. L'energia della radiazione stellare sta lentamente erodendo la barra di Orione, e questo ha un profondo effetto sulle molecole e sulla chimica nei dischi protoplanetari che si sono formati attorno alle stelle appena nate qui.

L'immagine più grande, a sinistra, proviene dallo strumento NIRCam (Near-Infrared Camera) di Webb. In alto a destra, il telescopio è focalizzato su un'area più piccola usando il MIRI (Mid-Infrared Instrument) di Webb. Al centro dell'area MIRI c'è un giovane sistema stellare con un disco protoplanetario chiamato d203-506. Il pullout in basso a destra mostra un'immagine combinata NIRCam e MIRI di questo giovane sistema.
Crediti: ESA/Webb, NASA, CSA, M. Zamani (ESA/Webb), PDRs4ALL ERS Team
Queste immagini di Webb mostrano una parte della Nebulosa di Orione nota come Barra di Orione. È una regione in cui la luce ultravioletta energetica proveniente dall’ammasso del trapezio, situata nell’angolo in alto a sinistra, interagisce con dense nubi molecolari. L’energia della radiazione stellare sta lentamente erodendo la barra di Orione, e questo ha un profondo effetto sulle molecole e sulla chimica nei dischi protoplanetari che si sono formati attorno alle stelle appena nate qui. L’immagine più grande, a sinistra, proviene dallo strumento NIRCam (Near-Infrared Camera) di Webb. In alto a destra, il telescopio è focalizzato su un’area più piccola usando il MIRI (Mid-Infrared Instrument) di Webb. Al centro dell’area MIRI c’è un giovane sistema stellare con un disco protoplanetario chiamato d203-506. Il pullout in basso a destra mostra un’immagine combinata NIRCam e MIRI di questo giovane sistema. Crediti: ESA/Webb, NASA, CSA, M. Zamani (ESA/Webb), PDRs4ALL ERS Team

Il telescopio spaziale Webb effettua il primo rilevamento della molecola di carbonio cruciale

Si teorizza che il CH3+ sia particolarmente importante perché reagisce prontamente con un’ampia gamma di altre molecole. Di conseguenza, agisce come una “stazione ferroviaria” in cui una molecola può rimanere per un certo tempo prima di andare in una delle tante direzioni diverse per reagire con altre molecole. Grazie a questa proprietà, gli scienziati sospettano che CH3+ costituisca una pietra angolare della chimica organica interstellare.



Le capacità uniche di Webb ne hanno fatto l’osservatorio ideale per la ricerca di questa molecola cruciale. La squisita risoluzione spaziale e spettrale di Webb, così come la sua sensibilità, hanno contribuito al successo del team. In particolare, il rilevamento da parte di Webb di una serie di linee di emissione chiave da CH3+ ha cementato la scoperta.

“Questo rilevamento non solo convalida l’incredibile sensibilità di Webb, ma conferma anche l’importanza centrale postulata di CH3+ nella chimica interstellare”, ha affermato Marie-Aline Martin-Drumel dell’Università di Parigi-Saclay in Francia, membro del team scientifico.

Mentre la stella in d203-506 è una piccola nana rossa, il sistema è bombardato da una forte luce ultravioletta (UV) proveniente da vicine stelle calde, giovani e massicce. Gli scienziati ritengono che la maggior parte dei dischi di formazione dei pianeti attraversi un periodo di radiazioni UV così intense, poiché le stelle tendono a formarsi in gruppi che spesso includono stelle massicce che producono raggi UV.

Tipicamente, la radiazione UV dovrebbe distruggere molecole organiche complesse, nel qual caso la scoperta di CH3+ potrebbe sembrare una sorpresa. Tuttavia, il team prevede che la radiazione UV potrebbe effettivamente fornire la fonte di energia necessaria per la formazione di CH3+ in primo luogo. Una volta formato, promuove quindi ulteriori reazioni chimiche per costruire molecole di carbonio più complesse.

In generale, il team ha affermato che le molecole che hanno osservato in d203-506 sono molto diverse dai tipici dischi protoplanetari. In particolare, non sono stati in grado di rilevare alcun segno di acqua.

“Questo dimostra chiaramente che la radiazione ultravioletta può cambiare completamente la chimica di un disco protoplanetario. Potrebbe effettivamente svolgere un ruolo fondamentale nelle prime fasi chimiche delle origini della vita”, ha spiegato Olivier Berné del Centro nazionale francese per la ricerca scientifica di Tolosa, autore principale dello studio.

Questi risultati, che provengono dal programma PDRs4ALL Early Release Science, sono stati pubblicati sulla rivista Nature.

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