Collisioni di asteroidi osservate attorno a Fomalhaut: Hubble mostra la formazione planetaria in diretta

mmagine composita del telescopio spaziale Hubble NASA/ESA mostra l’anello di detriti e le nubi di polvere cs1 e cs2 attorno alla stella Fomalhaut / Credit: ASA, ESA, P. Kalas (UC Berkeley), J. DePasquale (STScI)

Per la prima volta gli astronomi hanno osservato collisioni tra grandi corpi rocciosi in un altro sistema stellare, documentando nubi di detriti nel disco che circonda Fomalhaut, una stella luminosa a circa 25 anni luce dalla Terra. Le immagini sono state raccolte dal Telescopio Spaziale Hubble, che ne ha seguito l’evoluzione nel tempo.

I dati mostrano strutture puntiformi e diffuse compatibili con nubi di polvere in espansione, generate dallo scontro di tra asteroidi o planetesimi attorno alla stella all’interno del disco di detriti di Fomalhaut. Si tratta di un ambiente analogo a quello del nostro Sistema solare nelle sue prime centinaia di milioni di anni dopo la formazione.

La scoperta chiarisce anche la natura di alcune sorgenti osservate in passato: ciò che era stato interpretato come un possibile pianeta (il cosiddetto “Fomalhaut b”) è oggi spiegato come residuo transitorio di collisioni che col tempo si è espanso a tal punto che la sua luminosità è diminuita costantemente, fino a diventare invisibile agli occhi di Hubble.

Puntando nuovamente il telescopio spaziale Hubble verso Fomalhaut, un team di astronomi dell’Università della California a Berkeley ha individuato una seconda sorgente puntiforme, con caratteristiche simili a quelle che aveva Fomalhaut b prima di svanire. Questo secondo punto di luce, chiamato oggetto “sorgente circumstellare 2” o “cs2”, si trova all’interno della stessa cintura di polveri attorno a Fomalhaut e occupa una posizione simile a quella di Fomalhaut b, ora noto come “cs1”.

“È certamente la prima volta che vedo un punto luminoso apparire dal nulla in un sistema esoplanetario” ha affermato Paul Kalas, ricercatore dell’Università della California e autore principale di un nuovo studio su Science che descrive la scoperta di cs2. “È assente in tutte le nostre precedenti immagini di Hubble, il che significa che abbiamo appena assistito a una violenta collisione tra due oggetti massicci e un’enorme nube di detriti, diversa da qualsiasi cosa nel nostro sistema solare oggi. Incredibile!”.

Secondo i ricercatori, la possibilità di seguire l’evoluzione delle nubi su più osservazioni rende Fomalhaut un laboratorio naturale per studiare la formazione planetaria: le collisioni tra corpi rocciosi sono infatti un passaggio chiave nella crescita dei pianeti terrestri. Osservare questi eventi in un sistema vicino consente di confrontare i modelli teorici con prove dirette.

Le analisi, presentate e discusse anche dall‘Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), mostrano che tali collisioni non sono eventi rari nei sistemi giovani o dinamicamente attivi. Al contrario, contribuiscono a spiegare come i dischi di detriti si trasformano nel tempo e perché alcuni sistemi mostrino architetture molto diverse dal nostro.

Collisioni di asteroidi attorno a Fomalhaut: cosa è stato osservato e perché è importante

Le osservazioni di Hubble hanno individuato due sorgenti nel disco di Fomalhaut con caratteristiche coerenti con nubi di polvere in espansione, segno di impatti avvenuti di recente su scala astronomica. La presenza e la luminosità di queste nubi indicano collisioni tra corpi di dimensioni chilometriche, capaci di produrre grandi quantità di detriti. La natura transitoria di Fomalhaut cs1 e cs2 pone delle sfide per le future osservazioni.

“Quello che abbiamo imparato studiando cs1 è che una grande nube di polvere può mascherarsi da pianeta per molti anni” ha osservato Kalas. “Questo è un avvertimento per le future missioni che mirano a rilevare pianeti extrasolari nella luce riflessa”.

Questo risultato è importante perché fornisce evidenze dirette di processi finora dedotti soprattutto dai modelli: le collisioni catastrofiche sono un meccanismo fondamentale per la crescita e la frammentazione dei corpi planetari. “Monitoreremo ulteriormente cs2 nei prossimi tre anni, per individuare eventuali cambiamenti nella sua forma, luminosità e orbita nel tempo” ha aggiuto Kalas. “È possibile che cs2 inizi ad assumere una forma più ovale o cometaria man mano che i granelli di polvere vengono spinti verso l'esterno dalla pressione della luce stellare”.