Un team internazionale di astronomi utilizzando l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) ha realizzato la prima immagine completa di lunghezza d'onda millimetrica dell'anello di detriti polverosi che circonda la giovane stella Fomalhaut. Questa fascia straordinariamente ben definita di macerie e gas è probabilmente il risultato di esocomete che si scontrano vicino ai bordi esterni di un sistema planetario a 25 anni luce dalla Terra.

Le precedenti osservazioni ALMA di Fomalhaut, scattate nel 2012 quando il telescopio era ancora in costruzione, hanno rivelato solo circa la metà del disco di detriti. Sebbene questa prima immagine fosse solo un test delle capacità iniziali di ALMA, forniva comunque accenni allettanti sulla natura e sulla possibile origine del disco.

Le nuove osservazioni di ALMA offrono una visione straordinariamente completa di questa banda luminosa di detriti e suggeriscono anche che ci sono somiglianze chimiche tra i suoi contenuti ghiacciati e le comete nel nostro sistema solare.

"ALMA ci ha fornito questa immagine incredibilmente chiara di un disco di detriti completamente formato, " disse Meredith MacGregor, un astronomo presso l'Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics di Cambridge, Messa., e autore principale di uno dei due articoli accettati per la pubblicazione nel Giornale Astrofisico descrivere queste osservazioni. "Possiamo finalmente vedere la forma ben definita del disco, che può dirci molto sul sistema planetario sottostante responsabile del suo aspetto altamente distintivo."

Fomalhaut è un sistema stellare relativamente vicino e uno dei soli 20 in cui i pianeti sono stati ripresi direttamente. L'intero sistema ha circa 440 milioni di anni, o circa un decimo dell'età del nostro sistema solare.

Come rivelato nella nuova immagine di ALMA, una brillante fascia di polvere ghiacciata larga circa 2 miliardi di chilometri si è formata a circa 20 miliardi di chilometri dalla stella.

I dischi di detriti sono caratteristiche comuni intorno alle giovani stelle e rappresentano un periodo molto dinamico e caotico nella storia di un sistema solare. Gli astronomi credono che siano formati dalle collisioni in corso di comete e altri planetesimi nelle zone più esterne di un sistema planetario di recente formazione. I detriti rimasti da queste collisioni assorbono la luce dalla sua stella centrale e irradiano quell'energia come un debole bagliore di lunghezza d'onda millimetrica che può essere studiato con ALMA.

Utilizzando i nuovi dati ALMA e la modellazione computerizzata dettagliata, i ricercatori sono stati in grado di calcolare la posizione precisa, larghezza, e geometria del disco. Questi parametri confermano che un anello così stretto è probabilmente prodotto dall'influenza gravitazionale dei pianeti nel sistema, ha osservato MacGregor.

Le nuove osservazioni di ALMA sono anche le prime a mostrare definitivamente "bagliore apocentrico, " un fenomeno previsto in un articolo del 2016 di Margaret Pan, uno scienziato del Massachusetts Institute of Technology di Cambridge, che è anche coautore dei nuovi articoli ALMA. Come tutti gli oggetti con orbite allungate, il materiale polveroso nel disco di Fomalhaut viaggia più lentamente quando è più lontano dalla stella. Mentre la polvere rallenta, si accumula, formando concentrazioni più dense nelle parti più distanti del disco. Queste regioni dense possono essere viste da ALMA come emissioni di lunghezze d'onda millimetriche più luminose.

Utilizzando lo stesso set di dati ALMA, ma concentrandosi su segnali distinti di lunghezza d'onda millimetrica emessi naturalmente dalle molecole nello spazio, i ricercatori hanno anche rilevato vaste riserve di monossido di carbonio esattamente nella stessa posizione del disco di detriti.

"Questi dati ci hanno permesso di determinare che l'abbondanza relativa di monossido di carbonio più anidride carbonica intorno a Fomalhaut è circa la stessa che si trova nelle comete nel nostro sistema solare, " ha detto Luca Matrà con l'Università di Cambridge, UK, e autore principale del secondo articolo del team. "Questa parentela chimica può indicare una somiglianza nelle condizioni di formazione delle comete tra i confini esterni di questo sistema planetario e il nostro". Matrà e i suoi colleghi ritengono che questo gas sia rilasciato da continue collisioni di comete o sia il risultato di un singolo, grande impatto tra supercomete centinaia di volte più massicce di Hale-Bopp.

La presenza di questo disco di detriti ben definito intorno a Fomalhaut, insieme alla sua chimica curiosamente familiare, può indicare che questo sistema sta subendo la propria versione del Late Heavy Bombardment, un periodo di circa 4 miliardi di anni fa, quando la Terra e altri pianeti venivano regolarmente colpiti da sciami di asteroidi e comete rimasti dalla formazione del nostro sistema solare.

"Venti anni fa, i migliori telescopi a lunghezza d'onda millimetrica fornirono le prime mappe sfocate dei granelli di sabbia in orbita attorno a Fomalhaut. Ora con tutte le capacità di ALMA è stato ripreso l'intero anello di materiale, " ha concluso Paul Kalas, un astronomo presso l'Università della California a Berkeley e ricercatore principale su queste osservazioni. "Un giorno speriamo di rilevare i pianeti che influenzano le orbite di questi grani".