Reazioni chimiche nei grani e nei ghiacci interstellari. Pubblicato su ApJ: “Chemical Evolution of Interstellar Methanol Ice Analogs upon Ultraviolet Irradiation: The Role of the Substrate” di A. Ciaravella (INAF – OAPA)
di Mario Giuseppe Guarcello ( segui mguarce)
La polvere interstellare e circumstellare svolge un ruolo importante in diversi processi astrofisici. Ad esempio, nei dischi protoplanetari: strutture che caratterizzano le stelle nella fase di pre-sequenza principale, tipicamente nei primi 10 milioni di anni di evoluzione, che sono il luogo della formazione planetaria. Infatti, anche se la massa dei dischi è dominata dalla componente gassosa (principalmente idrogeno), il ruolo fondamentale nel processo di formazione planetaria è invece giocato dalla loro popolazione di grani di polvere. Nel corso di pochi milioni di anni, infatti, i microscopici grani di polvere si aggregano per formare prima aggregati delle dimensioni dei cm, quindi planetesimali rocciosi grandi alcuni km, ed infine i pianeti. Per molti aspetti, questo processo di aggregazione è facilitato dal fatto che i grani di polvere sono tipicamente ricoperti da strati di ghiacci di varie sostanze, come è stato osservato da studi spettroscopici (ad esempio Whittet et al. 1996).
L’interazione tra i grani di polvere, i ghiacci che li ricoprono, e la radiazione stellare ha conseguenze importanti per l’evoluzione chimica delle nubi, dei dischi protoplanetari e probabilmente anche per i sistemi planetari in via di formazione. Lo studio di questo importante aspetto è l’obiettivo principale del laboratorio L.I.F.E. (Light Irradiation Facility for Exochemistry) dell’Osservatorio Astronomico di Palermo. Questo laboratorio è progettato per studiare gli effetti sui ghiacci interstellari indotti dall’incidenza di radiazione UV e raggi X, emessa copiosamente anche dalle stelle di pre-sequenza.
Lo studio “Chemical Evolution of Interstellar Methanol Ice Analogs upon Ultraviolet Irradiation: The Role of the Substrate” di A. Ciaravella (INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo), recentemente pubblicato da “The Astrophysical Journal”, è il primo articolo pubblicato da esperimenti condotti nel laboratorio L.I.F.E. In questo studio viene analizzato l’effetto dell’irraggiamento di radiazione UV su ghiaccio di metanolo depositato direttamente sul supporto sperimentale, inerte alla radiazione incidente, o su uno strato di silicato di magnesio amorfo ricco di acqua. Per riprodurre più fedelmente le condizioni dei grani interstellari, nel silicato sono stati incorporati gruppi Si-OH e carbonati di magnesio. L’esperimento ha dimostrato come il rapporto di CO2/CO prodotto a seguito dell’irraggiamento sia maggiore nei ghiacci depositati sul silicato di magnesio rispetto a quello libero, a causa di una serie di fenomeni e reazioni che avvengono proprio nel silicato, dimostrando per la prima volta come la presenza di ghiaccio nei grani di polvere sia importante per il prodotto delle reazioni chimiche indotte dall’irragiamento.
L’immagine (link) mostra una rappresentazione schematica della camera laboratorio L.I.F.E.