Immagine dal telescopio spaziale a infrarossi della ESA, Herschel, che mostra la stella al carbonio CW Leonis. L'arco visibile a sinistra della stella è un onda d'urto, laddove i venti solari incontrano il mezzo interstellare. Del vapore acqueo è stato scoperto vicino alla stella a temperature fino a 1000 Kelvin(circa 730°C). Credit: ESA/PACS/SPIRE/MESS Consortia


Herschel Scopre Acqua Attorno Ad Una Stella al Carbonio

6 settembre 2010 di Adrian
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Immagine dal telescopio spaziale a infrarossi della ESA, Herschel, che mostra la stella al carbonio CW Leonis. L'arco visibile a sinistra della stella è un onda d'urto, laddove i venti solari incontrano il mezzo interstellare. Del vapore acqueo è stato scoperto vicino alla stella a temperature fino a 1000 Kelvin(circa 730°C). Credit: ESA/PACS/SPIRE/MESS Consortia

Succede qualcosa di strano intorno alla gigante rossa CW Leonis(chiamata anche IRC+10216). Nei strati profondi del velo ricco di carbonio della stella, gli astronomi hanno rilevato vapore acqueo, dove invece non ci dovrebbe essere affatto dell’acqua.
CW Leonis è simile per massa al nostro Sole, ma molto più vecchia come stella, e più larga. E’ la gigante rossa più vicina a noi,e mentre si incammina verso la sua morte, si è coperta da un velo ricco di carbonio. Questo velo rende CW Leonis quasi invisibile all’occhio nudo, ma se si la si guarda in alcune bande dell’infrarosso, è l’oggetto più luminoso nel cielo.

Una stella al carbonio è una stella di grande massa che trae la sua energia consumando il proprio idrogeno attraverso il cosiddetto ciclo del carbonio.
Le singole fasi del ciclo si articolano nella seguente maniera:
Il processo ha inizio da un nucleo di carbonio-12 che si fonde con un protone producendo un nucleo di azoto-13, instabile, e un fotone, che viene espulso.
In un secondo momento il nucleo di azoto espelle un positrone ed un neutrino, formando un nucleo di carbonio-13.
La successiva cattura di un altro protone forma un nucleo di azoto-14, rilasciando un quantitativo di radiazione maggiore di quello prodotto nella fase precedente.


Immagine ottica della stella al carbonio IRC+10216, nella Via Lattea, ottenuta con il VLT. Credit: ESO/VLT

Attraverso una sequenza analoga di cattura di un protone ed espulsione di un positrone vengono prodotti nuclei di ossigeno-15 e azoto-15; quest’ultimo, per addizione di un protone forma un nucleo di azoto-16 instabile, che si scinde in un nucleo di elio-4 (una particella alfa) ed in un nucleo di carbonio-12 che inizia un nuovo ciclo.

L’acqua fu originalmente scoperta attorno a CW Leonis nel 2001 quando il Submillimeter Wave Astronomy Satellite(SWAS) scoprì l’impronta dell’acqua nelle fredde regioni più esterne del velo di polvere attorno alla stella, a temperature intorno ai 61 Kelvin(-212,15°C). Quest’acqua si pensò fosse la prova di comete che venivano vaporizzate, e altri oggetti ghiacciati che si trovavano intorno alla stella in espansione. Nuove osservazioni con gli spettrometri SPIRE e PACS a bordo dell’Osservatorio Spaziale Herschel hanno rivelato che sta succedendo qualcosa di molto più sorprendente.

“Grazie alla sensibilità superba dei strumenti di Herschel e della sua grande risoluzione spettrale, siamo in grado di identificare più di 60 linee di acqua, corrispondenti ad una grande serie di livelli energetici della molecola” ha spiegato Leen Decin dell’Università di Leuven, ed a capo del nuovo studio. Le nuove linee spettrali scoperte indicano che il vapore acqueo non si trova tutto nella regione esterna del sistema stellare osservato. Parte di quest’acqua si trova molto più vicino alla stella, dove le temperature raggiungono anche 1000 Kelvin(726,85°C).

Non ci possono essere frammenti ghiacciati cosi vicini alla stella, quindi Decin ed i suoi colleghi hanno scovato una nuova spiegazione per la presenza del vapore acqueo caldo. L’idrogeno è abbondante nel guscio di gas e polvere che circonda le stelle al carbonio come CW Leonis, ma l’altro ingrediente principale per costruire l’acqua, l’ossigeno, si trova tipicamente nelle molecole di monossido di carbonio(CO) e nel monossido di silicio(SiO). La luce UV della stella può rompere queste molecole, rilasciando cosi l’ossigeno. Tuttavia, c’è un problema, le giganti rosse non producono cosi tanta luce in ultravioletto, quindi questa luce deve provenire da altrove.


Un'illustrazione delle reazioni chimiche causate dalla luce interstellare a ultravioletti che interagisce con le molecole che circondano CW Leonis. Credit: ESA/ L. Decin et al.(2010)

Gli involucri polverosi che circondano le stelle al carbonio sono famose per il fatto di essere disomogenei, e a quanto pare questa è la chiave di lettura per spiegare il misterioso vapore acqueo. La struttura disomogenea del velo che circonda la stella CW Leonis, lascia entrare la luce UV proveniente dallo spazio interstellare, nelle profondità degli involucri stellari. “Ben dentro l’involucro, i fotoni UV scatenano una serie di reazioni che possono produrre la distribuzione osservata nell’acqua, come anche altre, molto interessanti, molecole, come l’ammonica(NH3)” spiega Decin.


L'animazine mostra un ciclo(avanti e indietro) lungo 3 anni riguardo alla struttura di polvere che circonda CW Leonis. Man mano che la polvere e gas rilasciati dalla stella si rarificano vengono dissipati nello spazio della galassia, dove con il tempo si accumuleranno da qualche parte, per poi colassare e dar vita ad una nuova stella. Ma ancor più importante, nell'immagine potete osservare bene la disomogeneità di cui parlava Decin. Credit: P.Tuthill/Australian Research Council

“Questo è l’unico meccanismo che può spiegare l’intero gamma della temperatura a cui si trova l’acqua”.

Sulla Terra, i composti formati con il carbonio, insieme all’acqua sono stati gli ingredienti chiave per la vita. Adesso, grazie a Herschel sappiamo che entrambi i composti possono essere formati naturalmente intorno alle stelle, in questo caso CW Leonis(IRC+10216), e che l’ingrediente segreto per l’acqua è la luce UV proveniente dalle stelle circostanti.

Nei prossimi mesi, gli astronomi metteranno alla prova la loro ipotesi, usando Herschel per cercare acqua anche intorno ad altre stelle al carbonio.

http://www.esa.int/SPECIALS/Herschel/SEMW76EODDG_0.html

Fonte: http://link2universe.wordpress.com/2010 ... #more-2106