Nella formazione planetaria, dove polveri e rocce si scontrano continuamente per dare origine a nuovi mondi, gli astronomi hanno documentato un fenomeno che potrebbe riscrivere la frequenza con cui avvengono le collisioni più devastanti. Attorno a Fomalhaut, una stella giovane situata a soli 25 anni luce dalla Terra, due impatti titanici tra corpi planetari si sono verificati nell'arco di appena vent'anni, un intervallo temporale che sfida le previsioni teoriche secondo cui eventi simili dovrebbero accadere una volta ogni centomila anni. La scoperta, pubblicata sulla rivista Science nel dicembre scorso, rappresenta la prima osservazione diretta di collisioni tra grandi oggetti in un sistema planetario esterno al nostro, aprendo una finestra privilegiata sui processi violenti che caratterizzano la nascita dei pianeti.
Paul Kalas, astronomo dell'Università della California a Berkeley e autore principale dello studio, ha iniziato a osservare Fomalhaut nel 1993 utilizzando il telescopio spaziale Hubble della NASA, alla ricerca di dischi di detriti residui della formazione planetaria. Con un'età stimata di circa 440 milioni di anni, questa stella brillante nella costellazione australe del Pesce Australe rappresenta un laboratorio naturale per studiare le fasi iniziali della costruzione di un sistema planetario, analoghe a quelle attraversate dal nostro Sistema Solare quando aveva meno di un miliardo di anni. La stella, che splende con una luminosità sedici volte superiore a quella del Sole, è circondata da un ampio anello di detriti situato a 133 unità astronomiche, oltre tre volte la distanza della Fascia di Kuiper dal nostro astro.
Il primo evento catastrofico fu identificato nel 2004, quando Kalas rilevò un oggetto brillante vicino al disco di detriti, inizialmente interpretato come il primo pianeta extrasolare osservato direttamente alle lunghezze d'onda ottiche e denominato Fomalhaut b. Le osservazioni successive condotte con Hubble nel 2010, 2012, 2013 e 2014 rivelarono però un comportamento anomalo: l'oggetto si affievoliva progressivamente fino a scomparire del tutto nell'ultima immagine. Questa evoluzione inaspettata portò i ricercatori a riconsiderare la natura del fenomeno, concludendo che non si trattava affatto di un pianeta ma di una nube di polvere generata dallo scontro violento tra due planetesimi.
La conferma definitiva di questa interpretazione è arrivata nel 2023, quando una nuova immagine di Hubble ha rivelato la presenza di due nuovi oggetti brillanti nella stessa regione, denominati Fomalhaut cs1 e cs2 (circumstellar source 1 e 2). L'analisi fotometrica della luminosità apparente di questi oggetti ha permesso agli scienziati di stimare che i corpi coinvolti nelle collisioni dovevano avere un diametro di almeno 60 chilometri, dimensioni superiori di oltre quattro volte all'asteroide che colpì la Terra 66 milioni di anni fa causando l'estinzione dei dinosauri. Secondo Kalas, questi planetesimi erano paragonabili per dimensioni a molti asteroidi e comete del nostro Sistema Solare, ma significativamente più piccoli dei pianeti nani come Plutone.
La caratterizzazione dinamica delle nubi di polvere ha rivelato comportamenti incompatibili con quelli di un pianeta: mentre cs1 mostrava inizialmente un movimento coerente con un'orbita planetaria, la sua traiettoria curvava successivamente verso l'esterno, un pattern tipico delle particelle microscopiche sottoposte alla pressione della radiazione stellare. Questa forza, esercitata dai fotoni della stella, spinge gradualmente le particelle di polvere verso le regioni esterne del sistema, facendo espandere e disperdere la nube nel corso di decine di migliaia di anni. Mark Wyatt, coautore dello studio e professore di astronomia all'Università di Cambridge, ha sottolineato che il sistema Fomalhaut consente di stimare sia le dimensioni dei corpi in collisione sia la loro abbondanza nel disco, informazioni altrimenti quasi impossibili da ottenere con altri metodi osservativi.
Sulla base dei dati raccolti, Wyatt ha calcolato che circa 300 milioni di planetesimi di dimensioni simili orbitano attorno a Fomalhaut. Osservazioni precedenti avevano inoltre rilevato la presenza di monossido di carbonio gassoso attorno alla stella, indicando che questi oggetti sono ricchi di materiali volatili e presentano una composizione analoga a quella delle comete ghiacciate del nostro Sistema Solare. Questa abbondanza di materiale volatile suggerisce che i planetesimi del sistema Fomalhaut si siano formati in regioni fredde del disco protoplanetario, dove le temperature permettevano la condensazione di ghiacci d'acqua, metano e altri composti.
Le implicazioni di questa scoperta si estendono ben oltre la comprensione di un singolo sistema stellare. Kalas ha paragonato le nubi di detriti osservate attorno a Fomalhaut al pennacchio di materiale prodotto nel 2022 dalla missione DART della NASA, che impattò deliberatamente contro il satellite Dimorphos dell'asteroide Didymos. La nube attorno a Fomalhaut è però stimata essere circa un miliardo di volte più grande, testimoniando la scala titanica degli eventi in corso. Nei prossimi tre anni, il team di ricerca ha ottenuto tempo osservativo sia con la Near-Infrared Camera del telescopio spaziale James Webb sia con Hubble per monitorare l'evoluzione temporale della nube di polvere, misurando la sua espansione e il suo moto attraverso il sistema.
La ricerca solleva questioni fondamentali sulla frequenza degli impatti giganti durante la formazione planetaria. Se tali collisioni catastrofiche avvengono con una cadenza molto superiore a quanto previsto dai modelli teorici, ciò potrebbe influenzare significativamente i tempi e le modalità con cui si formano i pianeti rocciosi e i giganti ghiacciati. Nel nostro Sistema Solare, la Luna si ritiene sia nata da un impatto gigante tra la proto-Terra e un corpo delle dimensioni di Marte chiamato Theia, avvenuto circa 4,5 miliardi di anni fa. Le osservazioni di Fomalhaut suggeriscono che eventi di questa portata potrebbero essere componenti normali, anziché eccezionali, dell'evoluzione dei sistemi planetari giovani.
Kalas ha inoltre lanciato un monito importante per le future missioni di imaging diretto degli esopianeti, come l'Habitable Worlds Observatory della NASA, concepito per fotografare pianeti simili alla Terra attorno ad altre stelle. "Queste collisioni che producono nubi di polvere avvengono in ogni sistema planetario", ha spiegato l'astronomo, sottolineando che deboli punti luminosi in orbita attorno a una stella potrebbero non essere pianeti reali ma artefatti transitori generati da impatti cosmici. Distinguere tra un pianeta autentico e una nube di detriti richiederà osservazioni ripetute nel tempo per monitorare eventuali cambiamenti di luminosità e traiettoria, una sfida tecnica e interpretativa che gli astronomi dovranno affrontare nell'era dell'osservazione diretta degli esopianeti.
