La NASA individua una gigantesca nuvola di detriti creata dallo scontro tra corpi celesti

Questa illustrazione mostra il risultato di una collisione tra due grandi corpi delle dimensioni di un asteroide. Lo Spitzer della NASA ha visto una nuvola di detriti bloccare la stella HD 166191, fornendo agli scienziati dettagli sull’incidente avvenuto. Credito: NASA/JPL-Caltech

I grandi frantumi tra corpi rocciosi hanno plasmato il nostro sistema solare. Le osservazioni di un incidente simile forniscono indizi su quanto siano frequenti questi eventi attorno ad altre stelle.

La maggior parte dei pianeti rocciosi e dei satelliti nel nostro sistema solare, tra cui la Terra e la Luna, sono stati formati o modellati da massicce collisioni all’inizio della storia del sistema solare. Distruggendosi insieme, i corpi rocciosi possono accumulare più materiale, aumentando di dimensioni, oppure possono rompersi in più corpi più piccoli.

Gli astronomi che utilizzano il telescopio spaziale Spitzer della NASA, ora in pensione, hanno trovato in passato prove di questo tipo di collisioni attorno a giovani stelle dove si stanno formando pianeti rocciosi. Ma quelle osservazioni non hanno fornito molti dettagli sugli smashup, come le dimensioni degli oggetti coinvolti.

In un nuovo studio in Il diario astrofisico, un gruppo di astronomi guidato da Kate Su dell’Università dell’Arizona riporta le prime osservazioni di una nuvola di detriti da una di queste collisioni mentre passava davanti alla sua stella e bloccava brevemente la luce. Gli astronomi lo chiamano transito. Insieme alla conoscenza delle dimensioni e della luminosità della stella, le osservazioni hanno consentito ai ricercatori di determinare direttamente le dimensioni della nuvola poco dopo l’impatto, di stimare le dimensioni degli oggetti entrati in collisione e di osservare la velocità con cui la nuvola si è dispersa.

“Non c’è sostituto per essere un testimone oculare di un evento”, ha detto George Rieke, anche lui dell’Università dell’Arizona e coautore del nuovo studio. “Tutti i casi segnalati in precedenza da Spitzer sono rimasti irrisolti, con solo ipotesi teoriche su come avrebbero potuto essere l’evento reale e la nuvola di detriti”.

A partire dal 2015, un team guidato da Su ha iniziato a fare osservazioni di routine di una stella di 10 milioni di anni chiamata HD 166191. In questo primo periodo della vita di una stella, la polvere rimasta dalla sua formazione si è aggregata per formare corpi rocciosi chiamati planetesimi – semi di pianeti futuri. Una volta che il gas che prima riempiva lo spazio tra quegli oggetti si è disperso, le collisioni catastrofiche tra di loro diventano comuni.

Anticipando di poter vedere le prove di una di queste collisioni intorno a HD 166191, il team ha utilizzato Spitzer per condurre più di 100 osservazioni del sistema tra il 2015 e il 2019. Sebbene i planetesimi siano troppo piccoli e distanti per essere risolti con il telescopio, i loro smashup producono grandi quantità di polvere Spitzer ha rilevato la luce infrarossa o lunghezze d’onda leggermente più lunghe di quelle che gli occhi umani possono vedere. L’infrarosso è l’ideale per rilevare la polvere, compresi i detriti creati dalle collisioni di protopianeti.

A metà del 2018, il telescopio spaziale ha visto il sistema HD 166191 diventare significativamente più luminoso, suggerendo un aumento della produzione di detriti. Durante quel periodo, Spitzer ha anche rilevato una nuvola di detriti che bloccava la stella. Combinando l’osservazione di Spitzer del transito con le osservazioni dei telescopi a terra, il team ha potuto dedurre le dimensioni e la forma della nuvola di detriti.

Il loro lavoro suggerisce che la nuvola fosse molto allungata, con un’area minima stimata tre volte quella della stella. Tuttavia, la quantità di raggi infrarossi che Spitzer ha visto suggerisce che solo una piccola parte della nuvola è passata davanti alla stella e che i detriti di questo evento coprivano un’area centinaia di volte più grande di quella della stella.

Per produrre una nuvola così grande, gli oggetti nella collisione principale devono avere le dimensioni di pianeti nani, come Vesta nel nostro sistema solare, un oggetto largo 530 chilometri situato nella cintura principale di asteroidi tra Marte e Giove. Lo scontro iniziale ha generato abbastanza energia e calore per vaporizzare parte del materiale. Ha anche innescato una reazione a catena di impatti tra i frammenti della prima collisione e altri piccoli corpi nel sistema, che probabilmente hanno creato una quantità significativa di polvere che Spitzer ha visto.

Nei mesi successivi, la grande nuvola di polvere è cresciuta di dimensioni ed è diventata più traslucida, indicando che la polvere e altri detriti si stavano rapidamente disperdendo in tutto il giovane sistema stellare. Entro il 2019, la nuvola che è passata davanti alla stella non era più visibile, ma il sistema conteneva il doppio della polvere rispetto a prima che Spitzer individuasse la nuvola. Queste informazioni, secondo gli autori del documento, possono aiutare gli scienziati a testare teorie su come si formano e crescono i pianeti terrestri.

“Osservando i dischi di detriti polverosi attorno alle giovani stelle, possiamo essenzialmente guardare indietro nel tempo e vedere i processi che potrebbero aver modellato il nostro sistema solare”, ha affermato Su. “Apprendo l’esito delle collisioni in questi sistemi, potremmo anche avere un’idea migliore della frequenza con cui si formano pianeti rocciosi attorno ad altre stelle”.



Maggiori informazioni:
Kate YL Su et al, Un ammasso di polvere prodotto da un impatto delle dimensioni di una stella nella zona terrestre del sistema HD 166191, Il diario astrofisico (2022). DOI: 10.3847/1538-4357/ac4bbb

Fornito da Jet Propulsion Laboratory

Citazione: La NASA individua una gigantesca nuvola di detriti creata dallo scontro di corpi celesti (2022, 18 marzo) recuperata il 18 marzo 2022 da https://phys.org/news/2022-03-nasa-giant-debris-cloud-clashing.html

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