Il telescopio James Webb ha confermato la teoria della formazione di molecole organiche complesse (COM, Complex Organic Molecules) nelle prime fasi delle protostelle. Ciò accade prima che i pianeti si formino.  Avanzata dagli scienziati molti anni fa, basandosi su esperimenti di laboratorio, adesso questa ipotesi è stata confermata dalle osservazioni spaziali.

Ciò si deve alla straordinaria capacità spettrale e sensibilità del Mid InfraRed Instrument (MIRI) del telescopio James Webb. È stato possibile rilevare in due protostelle diverse tipologie di molecole, dai semplici metani ai complessi acido acetico ed etanolo, presenti nei ghiacci interstellari.

Questi risultati fanno parte del progetto JOYS+ (James Webb Observations of Young ProtoStars), e offrono nuove informazioni per risolvere uno dei problemi più antichi dell’astrochimica: da dove provengono i COM nello spazio?

Telescopio James Webb: individuate molecole organiche nelle protostelle

Nel quadro del progetto JOYS+, il telescopio James Webb ha utilizzato il suo strumento MIRI per osservare nel medio infrarosso un gruppo di oltre 30 protostelle. Un gruppo di studiosi, sotto la direzione di Harold Linnartz dell’Università di Leida, ha focalizzato la propria attenzione sull’analisi delle molecole organiche complesse (COM) allo stato solido presenti in due protostelle specifiche. Si tratta di NGC 1333 IRAS 2A, una protostella di piccola massa, e IRAS 23385+6053, una di grande massa.

IRAS 2A riveste un interesse speciale per la comunità scientifica, essendo un astro che presenta caratteristiche simili a quelle del nostro Sole ai suoi albori. Questa stella ha offerto indizi su come potrebbe essere stato il nostro Sistema Solare nelle sue prime fasi. Inoltre, getta luce su come le molecole organiche complesse si distribuivano prima di confluire sulla Terra primordiale.

Mediante l’analisi degli spettri raccolti da MIRI, che coprono un range di lunghezze d’onda da 6.8 a 8.6 micrometri, i ricercatori hanno identificato la presenza di sostanze quali acetaldeide, etanolo, formiato di metile e acido acetico allo stato solido, insieme a molecole organiche più semplici come metano, acido formico, anidride solforosa e formaldeide.

L’anidride solforosa è stata oggetto di particolare interesse. Motivo? Consente di valutare la quantità di zolfo nelle protostelle. Inoltre, ha un significato prebiotico, dato che i composti a base di zolfo avevano un ruolo cruciale nelle reazioni metaboliche della Terra agli inizi della sua storia.

Fase solida di molecole organiche complesse?

Da moltissimo tempo, la comunità scientifica si interroga sulla genesi delle molecole organiche complesse (COM). Il dilemma è se emergono direttamente dalla fase gassosa oppure si formano piuttosto come ghiaccio.

Le recenti osservazioni effettuate dallo strumento MIRI indicano che queste molecole potrebbero originarsi dalla sublimazione del ghiaccio, passando direttamente dallo stato solido a quello gassoso senza attraversare lo stato liquido.

La scoperta dei COM all’interno dei ghiacci potrebbe suggerirlo.  In pratica, le reazioni chimiche che avvengono in stato solido sulla superficie dei granelli di polvere cosmica possano essere la culla di molecole di maggiore complessità.

Questo apre la porta a una comprensione più approfondita delle origini di molecole ancora più grandi presenti nell’universo. Gli scienziati sono impazienti di scoprire fino a che punto i COM solidificati possano essere trasferiti sui pianeti durante le fasi avanzate dell’evoluzione delle protostelle.

Rispetto al gas delle nubi molecolari, i COM congelati sono trasportati più efficacemente attraverso i dischi protoplanetari. Pertanto, comete e asteroidi potrebbero ereditare questi COM ghiacciati. Poi, collidendo con pianeti nascenti, potrebbero depositarli su di essi, fornendo così gli elementi fondamentali per la potenziale nascita della vita.

Nuova luce futura sull’origine della vita?

Le recenti scoperte effettuate dallo strumento MIRI del telescopio James Webb hanno aperto nuove frontiere nella comprensione delle molecole organiche complesse e del loro viaggio nell’universo. La possibilità che queste molecole si formino sui granelli di polvere e si trasferiscano sui pianeti attraverso comete e asteroidi, suggerisce un meccanismo interessante per la distribuzione degli ingredienti essenziali per la vita.

Queste ricerche non solo arricchiscono la conoscenza delle protostelle e della formazione planetaria, ma offrono anche prospettive affascinanti sull’origine della vita stessa.