Gli astronomi hanno immaginato uno stadio unico dell'evoluzione del sistema planetario, che mostra monossido di carbonio in rapido movimento che scorre via da un sistema stellare a oltre 400 anni luce di distanza, una scoperta che offre l'opportunità di studiare come si è sviluppato il nostro sistema solare.

Gli astronomi hanno rilevato monossido di carbonio in rapido movimento che scorre via da un giovane, stella di piccola massa:uno stadio unico dell'evoluzione del sistema planetario che può fornire informazioni su come si è evoluto il nostro sistema solare e suggerisce che il modo in cui si sviluppano i sistemi potrebbe essere più complicato di quanto si pensasse in precedenza.

Sebbene non sia chiaro come il gas venga espulso così velocemente, il team di ricercatori, guidato dall'Università di Cambridge, credono che possa essere prodotto da comete ghiacciate che vengono vaporizzate nella cintura di asteroidi della stella. I risultati saranno presentati alla conferenza virtuale Five Years After HL Tau a dicembre.

Il rilevamento è stato effettuato con l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Cile, nell'ambito di un'indagine sulle giovani stelle di 'classe III', riportato in un precedente documento. Alcune di queste stelle di classe III sono circondate da dischi di detriti, che si ritiene siano formati dalle continue collisioni di comete, asteroidi e altri oggetti solidi, conosciuti come planetesimi, nelle zone più esterne dei sistemi planetari di recente formazione. La polvere e i detriti rimasti da queste collisioni assorbono la luce dalle loro stelle centrali e ri-irradiano quell'energia come un debole bagliore che può essere studiato con ALMA.

Nelle regioni interne dei sistemi planetari, si prevede che i processi di formazione dei pianeti provochino la perdita di tutte le polveri più calde, e le stelle di classe IIII sono quelle che rimangono, al massimo, deboli, polvere fredda. Queste deboli fasce di polvere fredda sono simili ai noti dischi di detriti visti intorno ad altre stelle, simile alla fascia di Kuiper nel nostro sistema solare, che è noto per ospitare asteroidi e comete molto più grandi.

Nel sondaggio, la stella in questione, 'NO Lupo', che è circa il 70% della massa del nostro sole, si è scoperto che aveva uno svenimento, disco polveroso a bassa massa, ma era l'unica stella di classe III in cui è stato rilevato monossido di carbonio, una prima assoluta per questo tipo di giovani star con ALMA. Sebbene sia noto che molte giovani stelle ospitano ancora i dischi formanti pianeti ricchi di gas con cui sono nate, NO Lup è più evoluto, e ci si poteva aspettare che avesse perso questo gas primordiale dopo la formazione dei suoi pianeti.

Sebbene la rilevazione di monossido di carbonio sia rara, ciò che ha reso unica l'osservazione è stata la scala e la velocità del gas, che ha spinto uno studio di follow-up per esplorare il suo movimento e le sue origini.

"Solo rilevare il monossido di carbonio è stato emozionante, poiché nessun'altra giovane stella di questo tipo era stata precedentemente ripresa da ALMA, " ha detto il primo autore Joshua Lovell, un dottorato di ricerca studente dell'Istituto di Astronomia di Cambridge. "Ma quando abbiamo guardato più da vicino, abbiamo trovato qualcosa di ancora più insolito:vista la distanza del gas dalla stella, si stava muovendo molto più velocemente del previsto. Questo ci ha lasciato perplessi per un po' di tempo".

Grant Kennedy, Royal Society University Research Fellow presso l'Università di Warwick, che ha guidato il lavoro di modellazione sullo studio, ha trovato una soluzione al puzzle. "Abbiamo trovato un modo semplice per spiegarlo:modellando un anello a gas, ma dando al gas una spinta in più verso l'esterno, " ha detto. "Altri modelli sono stati utilizzati per spiegare i giovani dischi con meccanismi simili, ma questo disco è più simile a un disco di detriti dove non abbiamo mai visto venti prima. Il nostro modello ha mostrato che il gas è del tutto coerente con uno scenario in cui viene lanciato fuori dal sistema a circa 22 chilometri al secondo, che è molto più alta di qualsiasi velocità orbitale stabile."

Ulteriori analisi hanno anche mostrato che il gas può essere prodotto durante le collisioni tra asteroidi, o durante i periodi di sublimazione - il passaggio da una fase solida a una gassosa - sulla superficie delle comete stellari, dovrebbe essere ricco di monossido di carbonio.

Ci sono state prove recenti di questo stesso processo nel nostro sistema solare dalla missione New Horizons della NASA, quando ha osservato l'oggetto della fascia di Kuiper Ultima Thule nel 2019 e ha trovato l'evoluzione della sublimazione sulla superficie della cometa, avvenuta circa 4,5 miliardi di anni fa. Lo stesso evento che ha vaporizzato le comete nel nostro sistema solare miliardi di anni fa potrebbe quindi essere stato catturato per la prima volta a oltre 400 anni luce di distanza, in un processo che potrebbe essere comune intorno alle stelle che formano pianeti, e hanno implicazioni su come tutte le comete, asteroidi, e i pianeti si evolvono.

"Questa affascinante stella sta facendo luce sul tipo di processi fisici che stanno plasmando i sistemi planetari poco dopo la loro nascita, subito dopo che sono usciti dall'essere avvolti dal loro disco protoplanetario, ", ha affermato il co-autore, il professor Mark Wyatt, anche dall'Istituto di Astronomia. "Mentre abbiamo visto il gas prodotto dai planetesimi nei sistemi più vecchi, la velocità di taglio con cui il gas viene prodotto in questo sistema e la sua natura di deflusso sono piuttosto notevoli, e indicano una fase di evoluzione del sistema planetario a cui stiamo assistendo qui per la prima volta."

Anche se il puzzle non è completamente risolto, e sarà necessaria un'ulteriore modellazione dettagliata per capire come il gas viene espulso così rapidamente, quello che è certo è che questo sistema è destinato a essere l'obiettivo di misurazioni di follow-up più intense.

"Speriamo che ALMA torni online il prossimo anno, e faremo il caso di osservare di nuovo questo sistema in modo più dettagliato, " ha detto Lovell. "Dato quanto abbiamo imparato su questa prima fase dell'evoluzione del sistema planetario con solo una breve osservazione di 30 minuti, c'è ancora molto di più che questo sistema può dirci."