Grazie al telescopio spaziale James Webb, un team internazionale di astronomi ha fatto una scoperta straordinaria: un’ampia gamma di molecole presenti nelle protostelle, che rappresentano ingredienti cruciali per la formazione di mondi che ad un certo punto potrebbero essere abitabili.
Questa immagine è stata catturata dal Middle Infrared Instrument (MIRI) del telescopio James Webb in una regione parallela alla massiccia protostella conosciuta come IRAS23385. Credito: ESA/Webb, NASA, CSA, W. Rocha et al. (Università di Leida).
La presenza di molecole organiche complesse (COM, con il loro acronimo in inglese) in fase solida nelle protostelle è stata prevista per la prima volta decenni fa da esperimenti di laboratorio, e rilevamenti provvisori di queste molecole sono stati effettuati da altri telescopi spaziali.
Ora, con la risoluzione spettrale e la sensibilità senza precedenti del Medium Infrared Instrument (MIRI) di Webb, come parte del programma JOYS+ (James Webb’s Young Protoestrella Observations), questi COM sono stati identificati individualmente e confermati come presenti negli hielos interstellari. Ciò include il rilevamento di solidi di acetaldeide, etanolo (alcol), formiato di metile e probabilmente acido acetico (l’acido presente nell’aceto).
«Questa sfida contribuisce a una delle domande di vecchia data dell’astrochimica», afferma il leader del team Will Rocha, dell’Università di Leiden nei Paesi Bassi. «¿Qual è l’origine dei COM nello spazio? Viene prodotto in fase gassosa o liquida? Il rilevamento di COM nei buchi suggerisce che le reazioni chimiche in fase solida sulla superficie dei grani di polpo freddo possono costruire tipi di molecole complesse.
Dato che molte di queste molecole complesse – comprese quelle rilevate nella fase solida in questa indagine – erano state precedentemente rilevate nella fase gassosa calda, ora si ritiene che abbiano la loro origine nella sublimazione dello hielos. La sublimazione è il passaggio diretto dallo stato solido allo stato gassoso senza passare per lo stato liquido. Pertanto, il rilevamento di COM nello hielos fa sperare gli astronomi di sviluppare una migliore comprensione delle origini di altre molecole più grandi nello spazio.
Crediti: NASA, ESA, CSA, L. Hustak (STScI).
Harold Linnartz ha diretto per molti anni il Laboratorio di Astrofisica di Leida e ha coordinato le misurazioni dei dati utilizzati in questo studio.
«Harold era particolarmente contento che negli incarichi COM il suo lavoro di laboratorio potesse svolgere un ruolo importante, dato che la strada per arrivare fin qui era lunga», ha condiviso Ewine van Dishoeck, dell’Università di Leiden, uno dei coordinatori del programma JOYS+.
Anche gli scienziati sono ansiosi di esplorare la misura in cui queste molecole vengono trasportate sui pianeti che si trovano in stadi molto più avanzati nell’evoluzione della protostella. I COM presenti nello hielos vengono trasportati in modo più efficiente verso i dischi di formazione dei pianeti rispetto al gas proveniente dalle nuvole. Pertanto, questi COM freddi possono essere ereditati da comete e asteroidi che possono a loro volta scontrarsi con i pianeti in formazione. In questo scenario, queste molecole potrebbero essere consegnate a questi pianeti, fornendo potenzialmente gli ingredienti affinché la vita possa prosperare.
Il team scientifico ha rilevato anche molecole più semplici, tra cui metano, acido formico, anidride solforosa e formaldeide. Il biossido di zolfo in particolare consente al team di indagare sull’ipotesi di presenza di zolfo nelle protostelle. Inoltre, riveste interesse prebiotico perché le ricerche esistenti suggeriscono che i composti contenenti zucchero svolgevano un ruolo importante nell’incentivare le reazioni metaboliche nel mondo primitivo.
Verranno rilevati anche gli ioni negativi; Questi fanno parte delle vendite cruciali per lo sviluppo di una maggiore complessità chimica a temperature più elevate. Ciò indica che queste lacune potrebbero essere molto più complesse e richiedere più indagini.
Un preludio al nostro sistema solare
Di particolare interesse è che una delle sorgenti indagate, IRAS 2A, è caratterizzata come una protostella di piccola massa. Pertanto, è possibile che IRAS 2A abbia somiglianze con gli stadi primordiali del nostro sistema solare. Se così fosse, le specie chimiche identificate in questa protostella potrebbero essere state presenti nelle prime fasi di sviluppo del nostro sistema solare e essere state consegnate alla Terra primitiva.
“Tutte queste molecole possono far parte di comete e asteroidi ed eventualmente di nuovi sistemi planetari quando il materiale elicoidale viene trasportato nei dischi di formazione planetaria mentre il sistema protostellare si evolve”, ha spiegato van Dishoeck. “Speriamo di seguire questo percorso astrochimico passo dopo passo con più dati da Webb nei prossimi anni”.
Altro lavoro recente effettuata da Pooneh Nazari dell’Osservatorio di Leiden aumenta anche le speranze degli astronomi di trovare maggiore complessità nello hielos, in seguito alle rilevazioni provvisorie di cianuro di metile e cianuro di etile dai dati NIRSpec di Webb.
«È impressionante come Webb ora ci permetta di studiare ulteriormente la chimica dello hielos fino al livello dei cianuri, ingredienti importanti nella chimica prebiotica», dice Nazari.
Fonte: Webb. Edizione: deputato.
