Le giovani stelle simili al nostro Sole non nascono nel vuoto. Intorno a loro ruotano densi dischi di gas e polvere — vere e proprie culle cosmiche dove nascono i pianeti. Ma il gas, il principale materiale da costruzione per le atmosfere dei giganti come Giove e Saturno, non è eterno. Esso sfugge gradualmente, e la finestra di opportunità si chiude rapidamente.
Nuove osservazioni del telescopio spaziale James Webb, che hanno coperto 72 giovani sistemi stellari, hanno permesso per la prima volta di vedere come ciò avviene nelle diverse fasi della vita dei dischi protoplanetari. Lo studio, i cui risultati sono pubblicati su The Astronomical Journal, è stato guidato da Naman Bajaj dell'Università dell'Arizona. Tra i coautori c'è la scienziata dell'Istituto SETI Uma Gorti, che ha studiato per decenni i processi di dispersione di tali dischi.
I dati dello strumento MIRI del telescopio Webb sono diventati una sorta di pellicola: ogni sistema è un fotogramma nel film dei primi milioni di anni dell'evoluzione planetaria. Nei dischi più giovani, dove la materia cade ancora attivamente sulla stella, dominano potenti getti e ampi venti. Essi sono guidati dai campi magnetici che permeano il disco. L'idrogeno molecolare — la molecola più abbondante in queste regioni — e il neon ionizzato aiutano gli scienziati a tracciare i flussi che portano via massa e momento angolare.
Col passare del tempo, il quadro cambia. Quando il flusso di materia verso la stella si indebolisce, i getti si attenuano e i venti diventano prevalentemente atomici. La radiazione ad alta energia della stella stessa — ultravioletti e raggi X — penetra attraverso il gas rarefatto, lo riscalda e lo fa fuggire. Questo processo, noto come foto-evaporazione, acquista un ruolo sempre maggiore. È proprio ciò che Gorti ha studiato a lungo, e ora le osservazioni confermano come la teoria si concili con la realtà in dozzine di sistemi.
«La formazione dei pianeti è una corsa contro il tempo», ha osservato Bajaj. «I giganti gassosi come Giove devono accumulare le loro massicce atmosfere mentre il disco è ancora abbastanza denso da fornirle, prima che i venti e i getti portino via questo materiale grezzo nello spazio».
Gorti aggiunge: la dispersione del disco imposta l'orologio fondamentale. Una volta che il gas scompare, la possibilità di costruire pianeti ricchi di gas è praticamente finita. In 66 dei 72 dischi, gli scienziati hanno visto estese emissioni di idrogeno molecolare e neon ionizzato. Venti molecolari conici sono stati rilevati in 46 sistemi, getti rapidi di neon in 40. Ogni sistema con un getto di neon mostrava anche tracce di vento da idrogeno o ossigeno.
Questi dati continuano il lavoro precedente dello stesso gruppo. Nell'anno 2024, usando Webb, è stato possibile fotografare come il gas fuoriesce dal disco attorno alla giovane stella T Cha. Ora la scala è cresciuta a dozzine di oggetti, e diventa chiaro: nessun meccanismo agisce da solo. I sistemi passano dalla fase di forti getti magnetici all'epoca dei venti atomici, inclusa la foto-evaporazione.
In futuro ci saranno misurazioni precise di quanto gas viene portato via e da quali zone del disco. Questo aiuterà a capire non solo quanto velocemente si chiude la finestra per i giganti, ma anche dove esattamente i diversi tipi di pianeti riescono a formarsi. Per ora, le osservazioni ricordano che nell'Universo tutto è connesso in modo sorprendente. Flussi giganteschi, campi magnetici, radiazione delle giovani stelle e sottili tracce chimiche lavorano insieme, creando le condizioni in cui a volte riescono a nascere mondi simili al nostro. Viviamo in un cosmo dove anche la nascita dei pianeti è una drammatica corsa di milioni di anni, e il telescopio Webb ci permette per la prima volta di vederla in tutta la sua grandiosa completezza.
