ALMA documenta per la prima volta la sopravvivenza di una chimica evoluta in un ambiente cosmico attraversato da radiazioni e onde d’urto
LA NOTIZIA IN BREVE – ALMA ha individuato due stelle in formazione all’interno del resto di supernova RX J1713.7−3946, a circa 3.600 anni luce dalla Terra. Le protostelle, chiamate HC1 e HC2, crescono dentro bozzoli di gas e polvere capaci di custodire molecole organiche complesse in un ambiente attraversato da radiazioni, onde d’urto e particelle ad alta energia.
Lo studio, pubblicato su The Astrophysical Journal, documenta per la prima volta la presenza di nuclei molecolari caldi, o hot core, dentro un resto di supernova. In HC1, ALMA ha rilevato metanolo, formiato di metile, etere dimetilico, acetaldeide e composti contenenti carbonio, ossigeno, azoto, zolfo e silicio. Le loro proporzioni ricordano quelle osservate nelle comuni regioni di formazione stellare.
Secondo i ricercatori, gas denso, tempi di esposizione ridotti e campi magnetici possono schermare la chimica interna. La scoperta offre così un possibile modello per comprendere come molecole e polveri raggiungano i dischi protoplanetari e contribuiscano alla nascita di pianeti, comete e asteroidi.
Se vuoi andare oltre alla sintesi della nostra notizia leggi qui di seguito l’approfondimento:
L’APPROFONDIMENTO – ALMA ha individuato due stelle in formazione tra i resti della supernova RX J1713.7−3946, avvolte da bozzoli di gas e polvere che custodiscono molecole organiche complesse. La regione si trova a circa 3.600 anni luce dalla Terra, perciò le osservazioni mostrano le protostelle come apparivano 3.600 anni fa. Il radiotelescopio ha rilevato per la prima volta due nuclei molecolari caldi, chiamati hot core, all’interno del guscio prodotto dall’esplosione di una stella massiccia. Lo studio, firmato da Takashi Shimonishi, Hidetoshi Sano, Kenji Furuya e Yoko Oya e pubblicato su The Astrophysical Journal, mostra come culle stellari dense possano conservare una chimica evoluta anche in un ambiente attraversato da radiazioni, onde d’urto e particelle ad alta energia.
Indice
- 1 Perché questa scoperta cambia il modo di osservare le supernove?
- 2 Che cosa sono i nuclei molecolari caldi?
- 3 Dove si trovano le due culle stellari?
- 4 Come ha fatto ALMA a identificare le molecole?
- 5 Che cosa contiene il nucleo HC1?
- 6 Perché la composizione del bozzolo ha sorpreso gli astronomi?
- 7 Queste molecole rappresentano una traccia di vita?
- 8 Come hanno resistito i bozzoli all’energia della supernova?
- 9 La supernova ha favorito la formazione delle due stelle?
- 10 Che cosa racconta la scoperta sulla nascita del Sistema solare?
- 11 Quali risposte potranno offrire le prossime osservazioni?
Perché questa scoperta cambia il modo di osservare le supernove?
Una supernova trasforma profondamente lo spazio circostante. L’esplosione disperde gli elementi prodotti dalla stella, genera potenti onde d’urto e accelera particelle che attraversano il mezzo interstellare. Questa energia può comprimere le nubi di gas vicine e favorire il collasso della materia dalla quale nasceranno nuove stelle.
Lo stesso processo investe anche molecole, ghiacci e granelli di polvere destinati ad alimentare futuri sistemi planetari. Le radiazioni possono spezzare legami chimici, mentre il riscaldamento e il bombardamento di particelle possono favorire nuove reazioni. Gli astronomi cercano quindi di capire quali composti riescano a conservarsi e quali trasformazioni avvengano nelle zone raggiunte dall’esplosione.
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Che cosa sono i nuclei molecolari caldi?
Le stelle prendono forma all’interno di grandi nubi di gas e polvere. Quando la gravità concentra una quantità sufficiente di materia, al centro nasce una protostella che continua a crescere attirando il materiale circostante.
Durante le fasi più fredde, numerose molecole si depositano sui granelli di polvere e formano sottili strati di ghiaccio. Il calore prodotto dalla giovane stella libera poi questi composti nel gas, dove alimentano una rete di reazioni sempre più articolata.
Gli astronomi definiscono queste regioni nuclei molecolari caldi, o hot core. Il termine “caldo” segue la scala delle temperature interstellari: valori superiori a circa 100 kelvin, equivalenti a –173 °C, permettono già a molte sostanze di passare dai ghiacci allo stato gassoso.
Questi bozzoli risultano compatti, molto densi e ricchi di molecole. Al loro interno cresce la protostella e prende forma il disco di materia dal quale potranno nascere pianeti, asteroidi e comete.
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Dove si trovano le due culle stellari?
Il resto di supernova RX J1713.7−3946 si trova nella Via Lattea, a poco più di 3.600 anni luce dal Sistema solare. Il suo guscio emette intensamente nei raggi X e nei raggi gamma e interagisce con diverse nubi molecolari.
ALMA ha localizzato al suo interno due sorgenti, chiamate HC1 e HC2, associate a protostelle di classe I e massa intermedia. Si tratta di astri giovani, ancora immersi nel materiale che alimenta la loro crescita.
La posizione rende la scoperta particolarmente importante. I due nuclei si trovano in una regione influenzata dalla supernova e permettono agli astronomi di misurare gli effetti dell’ambiente energetico sulla chimica delle culle stellari.
Come ha fatto ALMA a identificare le molecole?
Il gruppo di ricerca ha osservato la regione tra la fine del 2024 e l’inizio del 2025 con ALMA, l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array. La rete di radiotelescopi sorge sull’altopiano di Chajnantor, nel deserto cileno di Atacama, a oltre cinquemila metri di altitudine.
ALMA analizza le onde millimetriche e submillimetriche emesse dal gas freddo, dalla polvere e dalle molecole interstellari. Ogni sostanza emette energia a frequenze caratteristiche, formando una firma spettrale paragonabile a un codice a barre cosmico.
Attraverso queste righe, gli astronomi possono identificare le molecole presenti e ricostruire temperatura, densità e composizione della materia. Le osservazioni hanno rivelato nei due bozzoli una fitta serie di segnali, indice di una chimica particolarmente ricca.
Che cosa contiene il nucleo HC1?
Gli autori hanno concentrato l’analisi chimica su HC1, un nucleo con dimensioni inferiori a 500 unità astronomiche. Un’unità astronomica corrisponde alla distanza media tra la Terra e il Sole.
Il gas raggiunge una densità vicina a dieci milioni di particelle per centimetro cubo e una temperatura superiore a 100 kelvin. In questo ambiente ALMA ha identificato composti contenenti carbonio, ossigeno, azoto, zolfo e silicio.
Tra le sostanze rilevate figurano metanolo, formiato di metile, etere dimetilico e acetaldeide, insieme a composti deuterati e molecole ricche di zolfo o azoto. Queste specie raccontano una lunga storia di reazioni avvenute nei ghiacci, nel gas e sulle superfici dei granelli di polvere.
La quantità di molecole offre già un risultato significativo. La sorpresa principale emerge però dal confronto con altre regioni di formazione stellare.
Perché la composizione del bozzolo ha sorpreso gli astronomi?
Il gruppo ha confrontato l’abbondanza delle molecole organiche complesse con quella del metanolo, uno dei composti più diffusi nelle culle stellari. I rapporti misurati in HC1 risultano simili a quelli osservati nei nuclei caldi di regioni molto più tranquille.
Il bozzolo immerso nel resto di supernova conserva quindi una firma chimica paragonabile a quella delle comuni zone di formazione stellare.
Questo dato indica che il gas denso ha protetto almeno una parte della propria composizione. La chimica maturata durante la formazione della protostella ha attraversato l’ambiente energetico circostante mantenendo caratteristiche riconoscibili.
La scoperta amplia così il numero dei luoghi cosmici nei quali molecole complesse possono formarsi, accumularsi e raggiungere le strutture destinate alla nascita dei pianeti.
Queste molecole rappresentano una traccia di vita?
In astronomia, l’espressione molecole organiche complesse indica composti costruiti attorno al carbonio e formati da almeno sei atomi. Il termine “organico” descrive la loro struttura chimica.
Metanolo, formiato di metile ed etere dimetilico partecipano a reti di reazioni che possono produrre sostanze ancora più articolate. Rappresentano quindi ingredienti della chimica prebiotica, la lunga catena di processi che può precedere la comparsa di sistemi biologici.
Gli hot core mostrano come l’universo prepari questi materiali prima della formazione dei pianeti. Le molecole possono entrare nei dischi protoplanetari, incorporarsi nei ghiacci delle comete e raggiungere i corpi rocciosi durante le fasi iniziali di un sistema planetario.
Come hanno resistito i bozzoli all’energia della supernova?
Gli autori propongono due meccanismi principali. Il primo riguarda il tempo di esposizione. HC1 si trova vicino al margine esterno del guscio e potrebbe aver incontrato soltanto in epoca relativamente recente il flusso più intenso di radiazioni e particelle.
Un’esposizione più breve avrebbe lasciato alla chimica interna un intervallo limitato per subire trasformazioni profonde.
Il secondo meccanismo coinvolge i campi magnetici. L’onda d’urto della supernova può rafforzarli attorno alle nubi molecolari dense. I campi deviano una parte delle particelle cariche e riducono l’energia che raggiunge le zone più interne del bozzolo.
Gas, polvere e magnetismo creano così una schermatura naturale attorno alla protostella. I due meccanismi possono agire insieme e proteggere per un certo periodo la materia destinata alla nascita di nuovi sistemi planetari.
La supernova ha favorito la formazione delle due stelle?
Le onde d’urto prodotte dalle supernove possono comprimere nubi molecolari già presenti e accelerarne il collasso gravitazionale. Questo processo rappresenta uno dei possibili legami tra la morte di una stella massiccia e la nascita di una nuova generazione di astri.
Lo studio concentra l’attenzione sulla composizione chimica di HC1 e HC2. Il rapporto tra l’esplosione e la formazione delle protostelle richiede ancora una ricostruzione dettagliata delle età, dei movimenti del gas e della storia della regione.
Le prossime osservazioni potranno chiarire se la supernova abbia raggiunto culle stellari già attive oppure abbia contribuito a innescarne o accelerarne il collasso.
In entrambi gli scenari, HC1 e HC2 dimostrano che la formazione stellare può procedere in un territorio segnato da un evento cosmico estremo.
Che cosa racconta la scoperta sulla nascita del Sistema solare?
Meteoriti e campioni di asteroidi custodiscono anomalie isotopiche associate a elementi radioattivi dalla vita breve. Diversi modelli collegano queste tracce all’influenza esercitata da una stella massiccia o da una supernova vicina alla nube nella quale si formò il Sole.
I nuclei molecolari caldi osservati dentro RX J1713.7−3946 possono quindi offrire un possibile analogo dell’ambiente primordiale del Sistema solare. Mostrano come una culla stellare possa ricevere l’energia e i materiali prodotti da una precedente generazione di stelle, conservando allo stesso tempo molecole complesse.
Queste sostanze possono trasferirsi nel disco protoplanetario e raggiungere comete, asteroidi e pianeti. La scoperta avvicina così lo studio delle supernove alla storia chimica che ha preceduto la formazione della Terra.
Quali risposte potranno offrire le prossime osservazioni?
HC1 e HC2 rappresentano i primi due nuclei molecolari caldi identificati all’interno di un resto di supernova. Gli astronomi cercheranno ora strutture simili in altri sistemi, confrontando età, distanze, densità del gas e intensità dei campi magnetici. Le osservazioni radio potranno mappare nuove molecole, mentre gli strumenti infrarossi seguiranno la distribuzione delle polveri e dei ghiacci. Lo studio dei dischi attorno alle protostelle permetterà inoltre di capire quali composti raggiungano davvero le regioni nelle quali crescono i pianeti.
Il passaggio decisivo consisterà nel trasformare questa prima rilevazione in un campione più ampio. Gli astronomi potranno così misurare quanto spesso i bozzoli resistano all’energia delle supernove e quali condizioni favoriscano la conservazione della loro chimica.
Link utili:
The Astrophysical Journal – “Survival of Molecular Complexity under Recent Supernova Feedback: Detection of Hot Cores in RX J1713.7-3946
Bozzoli stellari a prova di supernova – MEDIA INAF
