Come cambia un disco protoplanetario in 80 anni

Per la prima volta, gli astronomi sono riusciti a osservare in dettaglio la giovane stella FU Orionis nella porzione infrarossa dello spettro elettromagnetico. Nel 1936, la stella aveva iniziato a divorare il disco di polveri e gas che tuttora la avvolge, risultando in un aumento della temperatura del disco fino a quasi 6750 gradi centigradi. In seguito all'evento, la stella era diventata 100 volte più luminosa del normale per un periodo di tre mesi. Nonostante oggi la stella sia più tranquilla di allora, continua a divorare a grande velocità il materiale circostante.

Gli scienziati sospettano che l'improvviso aumento nella temperatura del disco - il più grande evento di questo tipo in termini di portata ad aver coinvolto una stella simile in dimensioni al Sole - possa aver alterato in maniera permanente le condizioni chimiche del materiale, influenzando a lungo termine la possibile formazione di pianeti e corpi minori.

"Studiando FU Orionis, possiamo vedere i primissimi anni di vita di un sistema solare," spiega Joel Green dello Space Telescope Science Institute. "Il nostro stesso Sole potrebbe aver vissuto un evento simile, il quale potrebbe essere stato un passo cruciale nella formazione della Terra e degli altri pianeti nel nostro sistema solare."

La stella dista 1500 anni luce dalla Terra ed è visibile all'interno della costellazione di Orione. Dal 1936, la luminosità della stella si è gradualmente abbassata. Per far luce sui meccanismi che sono sfociati nell'evento del 1936 e che ancora oggi regolano l'interazione tra la stella e il materiale circostante, gli astronomi si sono affidati all'occhio infrarosso del telescopio volante SOFIA della NASA, operato in cooperazione con il DLR. I dati sono stati uniti a quelli raccolti dal telescopio spaziale statunitense Spitzer.

"Unendo i dati dei due telescopi, raccolti nell'arco di 12 anni, abbiamo ottenuto una prospettiva unica sul comportamento della stella," prosegue Green. Confrontando i dati più recenti con quelli raccolti dalla superficie terrestre nello scorso secolo, gli scienziati sono giunti alla conclusione che la stella sta continuando a divorare il disco circostante, avendo assorbito in totale 18 masse gioviane di materiale negli ultimi 80 anni.

I dati di SOFIA indicano che le radiazioni emesse dalla stella nel visibile e nell'infrarosso sono diminuite del 13 percento rispetto a quanto osservato 12 anni fa da Spitzer. Secondo gli scienziati, la maggior parte di questo calo è da imputare alle lunghezze d'onda più corte; quelle più lunghe sono rimaste perlopiù invariate. Ciò suggerisce che fino al 13% del materiale più caldo inizialmente presente all'interno del disco sia scomparso, mentre il materiale più freddo sia rimasto intatto.

"Un calo nella quantità di gas caldo indica che la stella sta mangiando la parte più interna del disco, mentre il resto del disco è rimasto praticamente invariato negli ultimi 12 anni," prosegue Green. "Questo risultato è in accordo con i modelli computerizzati, ed è la prima volta che siamo stati in grado di confermare la teoria con le osservazioni."

I modelli prevedono che il disco di FU Orionis esaurisca il materiale più caldo nel giro di qualche centinaia di anni. A quel punto, la stella ritornerà in uno stato simile a quello immediatamente precedente al drammatico evento del 1936.

"Il materiale in caduta verso la stella è come l'acqua che fuoriesce da un rubinetto che sta per essere chiuso," spiega Green. "Prima o poi, l'acqua smetterà di uscire."

La distribuzione tutt'altro che omogenea di alcuni elementi tra Marte e la Terra potrebbe implicare che il nostro Sole, in un passato molto lontano, sia stato vittima di un evento simile a quello di FU Orionis. Essendo più lontano dal Sole, il materiale che formò Marte non sarebbe stato riscaldato quanto quello che si evolse nel nostro pianeta.

FU Orionis si è formata appena qualche centinaia di migliaia di anni fa. Per quanto sia giovane, 80 anni rappresentano una minuscola frazione della sua età attuale, ma si sono rivelati abbastanza affinché le variazioni chimiche nel disco si palesassero anche a noi terrestri.

"È incredibile che un intero disco protoplanetario possa cambiare su una scala temporale così corta, nell'arco di una vita umana," spiega Luisa Rebull del Caltech.

Gli scienziati continueranno a monitorare la stella con il nuovo telescopio spaziale James Webb, che sarà operativo dal 2018.