I risultati, pubblicati sulla rivista Nature Astronomy, hanno mostrato strutture molto più complesse della cintura di asteroidi e della fascia di Kuiper nostrane.
Complessivamente, ci sono tre cinture nidificate che si estendono fino a 23 miliardi di chilometri dalla stella che è 150 volte la distanza della Terra dal Sole. La scala della fascia più esterna è circa il doppio rispetto alla fascia di Kuiper del nostro Sstema Solare, la regione che si estende dall'orbita di Nettuno costituita da corpi minori composti principalmente da sostanze volatili congelate. Ma Webb ha visto per la prima volta anche le cinture interne.

Queste fasce circondano la giovane stella calda, che può essere vista ad occhio nudo come la stella più luminosa della costellazione del Pesce Australe. Si tratta di "dischi di detriti" derivati dalle collisioni di corpi più grandi come steroidi e comete. Per gli astronomi sono "l'archetipo dei dischi di detriti che si trovano altrove nella nostra galassia, perché ha componenti simili a quelli che abbiamo nel nostro sistema planetario", spiega il comunicato.

L'anello di polvere di Fomalhaut è stato scoperto nel 1983 durante le osservazioni effettuate dall'Infrared Astronomical Satellite (IRAS) della NASA. L'esistenza dell'anello è stata anche dedotta da osservazioni precedenti e di lunghezza d'onda più lunga utilizzando telescopi submillimetrici su Mauna Kea, Hawaii, il telescopio spaziale Spitzer della NASA e l'Osservatorio submillimetrico di Caltech.
"Le cinture intorno a Fomalhaut sono una specie di romanzo giallo: dove sono i pianeti?" ha affermato George Rieke, responsabile scientifico statunitense per il Mid-Infrared Instrument (MIRI) di Webb, che ha effettuato queste osservazioni. "Penso che non sia così difficile ipotizzare che probabilmente c'è un sistema planetario davvero interessante attorno alla stella".
"Quella struttura è molto eccitante perché ogni volta che un astronomo vede uno spazio vuoto e degli anelli in un disco, dice: 'Potrebbe esserci un pianeta incorporato che modella gli anelli!'"

L'idea di un disco protoplanetario attorno a una stella risale alla fine del 1700, quando gli astronomi Immanuel Kant e Pierre-Simon Laplace svilupparono indipendentemente la teoria che il Sole e i pianeti si formassero da una nube di gas rotante che collassava e si appiattiva a causa della gravità. I dischi di detriti si sviluppano successivamente, in seguito alla formazione dei pianeti e alla dispersione del gas primordiale nei sistemi. Mostrano che piccoli corpi come gli asteroidi si stanno scontrando in modo catastrofico e si stanno polverizzando in enormi nuvole di polvere e altri detriti. Le osservazioni di questa polvere forniscono indizi unici sulla struttura di un sistema esoplanetario, che arriva fino a pianeti delle dimensioni della Terra e persino asteroidi, che sono troppo piccoli per essere visti individualmente.

I risultati di Webb

Il telescopio spaziale Hubble e l'Osservatorio spaziale Herschel, così come l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), hanno precedentemente acquisito immagini nitide della fascia più esterna. Tuttavia, nessuno di essi ha trovato alcuna struttura al suo interno. Le cinture interne sono state risolte per la prima volta da Webb alla luce infrarossa.
“Dove Webb eccelle davvero è che siamo in grado di risolvere fisicamente il bagliore termico della polvere in quelle regioni interne. Quindi puoi vedere le cinture interne che non abbiamo mai visto prima", ha detto Schuyler Wolff, dell'Università dell'Arizona.

Hubble, ALMA e Webb stanno collaborando per assemblare una visione olistica dei dischi di detriti attorno a un certo numero di stelle.
"Con Hubble e ALMA, siamo stati in grado di osservare un gruppo di analoghi della fascia di Kuiper e abbiamo imparato molto su come si formano e si evolvono i dischi esterni", ha affermato Wolff. “Ma abbiamo bisogno di Webb per guardare una dozzina di cinture di asteroidi altrove. Possiamo imparare tanto sulle regioni calde interne di questi dischi quanto Hubble e ALMA ci hanno insegnato sulle regioni esterne più fredde".

Queste cinture molto probabilmente sono scolpite dalle forze gravitazionali prodotte da pianeti invisibili. Allo stesso modo, all'interno del nostro Sistema Solare Giove domina la fascia degli asteroidi, il bordo interno della fascia di Kuiper è scolpito da Nettuno e il bordo esterno potrebbe essere guidato da corpi non ancora conosciuti. Man mano che Webb studia altri sistemi, impariamo a conoscere le configurazioni dei loro pianeti.

La nuvola di polvere

Webb ha anche osservato ciò che András Gáspár dell'Università dell'Arizona chiama "la grande nuvola di polvere", che potrebbe essere la prova di una collisione avvenuta nell'anello esterno tra due corpi protoplanetari. Questa caratteristica potrebbe essere simile al pianeta candidato all'interno dell'anello esterno visto da Hubble nel 2008. Le successive osservazioni mostrarono che nel 2014 l'oggetto era scomparso. Un'interpretazione plausibile è che questa caratteristica scoperta di recente, come quella precedente, sia una nuvola in espansione di particelle di polvere molto fini provenienti da due corpi ghiacciati che si sono scontrati l'uno con l'altro.