James Webb Space Telescopy: osserverà la formazione dei pianeti

Render James Webb
Il render del James Webb Space Telescopy. Credit: NASA

I sistemi planetari impiegano milioni di anni per formarsi, il che rappresenta una vera sfida per gli astronomi. Come identificare in quale fase si trovano o come classificarli? L’approccio migliore è guardare molti pianeti e continuare ad accrescere il database già esistente. Una mano in questo progetto può darla il prossimo telescopio spaziale James Webb Space Telescope della NASA che sarà in grado di fornire un ampio inventario planetario ad infrarossi. 

I ricercatori utilizzeranno il telescopio osservando 17 sistemi planetari in formazione attiva. Questi particolari sistemi sono stati precedentemente esaminati dall’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), il più grande radiotelescopio al mondo, per il Disk Substructures at High Angular Resolution Project (DSHARP).

L’analisi della formazione dei pianeti

James Webb misurerà gli spettri che rivelano molecole nelle regioni interne dei dischi protoplanetari, integrando i dettagli forniti da ALMA sulle regioni esterne dei dischi. Queste regioni interne sono le potenziali aree dove si possono iniziare a formare i pianeti rocciosi simili alla Terra. Per tale motivo vogliamo saperne di più su quali molecole sono presenti.

Un gruppo di ricerca guidato da Colette Salyk del Vassar College di Poughkeepsie, New York, e Klaus Pontoppidan dello Space Telescope Science Institute di Baltimora, nel Maryland, cercano i dettagli trovati nella luce infrarossa. “Una volta che si passa alla luce infrarossa, in particolare nella gamma di Webb medio infrarosso, saremo sensibili alle molecole più abbondanti che trasportano elementi comuni“, ha spiegato Pontoppidan.

I ricercatori valuteranno le quantità di acqua, monossido di carbonio, anidride carbonica, metano e ammoniaca e altre molecole, in ciascun disco. In modo critico, saranno in grado di contare le molecole che contengono elementi essenziali per la vita come la conosciamo, inclusi ossigeno, carbonio e azoto. 

James Webb come funzionerà

Come si può utilizzare il telescopio in questo ambito? Con la spettroscopia. James Webb catturerà tutta la luce emessa (spettro) di ciascun disco protoplanetario. Lo spettro è uno schema dettagliato di colori basato sulle lunghezze d’onda della luce emessa dagli oggetti. Poiché ogni molecola imprime un modello unico sullo spettro, i ricercatori possono identificare quali molecole sono presenti e creare inventari dei contenuti di ciascun disco protoplanetario. La forza di questi analisi sta anche nel calcolo della quantità di ciascuna molecola rilevata (analisi quantitativa).

I dati di Webb ci aiuteranno anche a identificare dove si trovano le molecole all’interno del sistema generale“, ha detto Colette Salyk . “Se sono caldi, significa che sono più vicini alla stella. Se sono più freddi, potrebbero essere più lontani“. Queste informazioni aiuteranno ad arricchire i modelli che gli scienziati costruiscono mentre continuano a esaminare i dati di questo programma.

Sapere cosa c’è nelle regioni interne dei dischi ha anche altri vantaggi. Una molecola chiave è l’acqua. “Una delle cose davvero sorprendenti dei pianeti e che cambiando solo un po’ la chimica si ottengono mondi drammaticamente diversi“, ha continuato Colette Salyk . “Ecco perché siamo interessati alla chimica. Stiamo cercando di capire come i materiali inizialmente trovati in un sistema possano determinare diversi tipi di pianeti“.

Un particolarità di questo progetto consiste nel fatto che i dati raccolti verranno rilasciati non appena raccolti per permettere a tutti gli astronomi, di iniziare a valutare cosa c’è in ogni disco e condividere le proprie scoperte. “I dati a infrarossi di James Webb saranno studiati intensamente“, ha aggiunto il co-investigatore Ke Zhang dell’Università del Wisconsin-Madison. “Vogliamo che l’intera comunità di ricerca sia in grado di avvicinarsi ai dati da diverse angolazioni“.

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