Un team di astronomi ha fatto un’entusiasmante scoperta sull’esopianeta temperato LHS 1140 b: potrebbe trattarsi di una promettente “super-Terra” ricoperta di ghiaccio o acqua.
Super-Terra ghiacciata con atmosfera: Webb svela segreti di LHS 1140 b
LHS 1140 b, un tempo ritenuto un mini- Nettuno, è ora considerato una possibile super-Terra con un’atmosfera ricca di azoto, come suggerito dai dati del James Webb Space Telescope. Situato in una zona abitabile, potrebbe avere condizioni favorevoli all’acqua liquida, il che lo rende un obiettivo chiave per futuri studi astrobiologici.
Al momento della sua scoperta, gli astronomi hanno ipotizzato che l’esopianeta LHS 1140 b fosse un mini-Nettuno, ovvero un pianeta gassoso di dimensioni inferiori rispetto al gigante ghiacciato del nostro Sistema Solare. Tuttavia, un’analisi congiunta dei dati del James Webb Space Telescope (JWST), raccolti a dicembre 2023, con quelli di telescopi spaziali precedenti come Spitzer, Hubble e TESS, ha portato a una conclusione ben diversa.
Situato a circa 48 anni luce dalla Terra nella costellazione della Balena, LHS 1140 b sembra essere uno degli esopianeti più promettenti nella zona abitabile della sua stella, ospitando potenzialmente un’atmosfera e persino un oceano di acqua liquida. I risultati di questa scoperta da parte degli astronomi dell’Université de Montréal sono disponibili su ArXiv e saranno presto pubblicati sulla rivista The Astrophysical Journal Letters.
L’esopianeta LHS 1140 b, in orbita attorno a una piccola stella nana rossa – circa un quinto della massa del Sole – ha catturato l’attenzione degli scienziati perché si posiziona tra quelli più vicini al nostro Sistema Solare che giacciono all’interno della zona abitabile della sua stella. Gli esopianeti situati in questa “zona Riccioli d’oro” presentano temperature adatte all’esistenza di acqua liquida sulla loro superficie, elemento cruciale per la vita come la conosciamo sulla Terra.
All’inizio del 2024, i ricercatori guidati da Charles Cadieux, uno studente di dottorato presso il Trottier Institute for Research on Exoplanets (iREx) dell’UdeM, supervisionato dal professor René Doyon, hanno riportato nuove stime di massa e raggio per LHS 1140 b con un’accuratezza eccezionale, paragonabile a quelle dei noti pianeti TRAPPIST-1: 1,7 volte le dimensioni della Terra e 5,6 volte la sua massa.
Uno dei principali interrogativi riguardanti LHS 1140 b era se si trattasse di un mini-Nettuno, ovvero un piccolo gigante gassoso con un’atmosfera densa e ricca di idrogeno, oppure di una super-Terra, un pianeta roccioso di dimensioni maggiori rispetto alla Terra. In quest’ultima ipotesi, si è ipotizzato anche la possibilità di un cosiddetto “mondo Hycean”, caratterizzato da un oceano globale di acqua liquida ricoperto da un’atmosfera ricca di idrogeno. Un tale scenario avrebbe prodotto un segnale atmosferico distintivo, potenzialmente osservabile tramite l’utilizzo del potente telescopio spaziale James Webb.
LHS 1140 b: le osservazioni del telescopio Webb
Attraverso un processo estremamente competitivo, il team di astronomi ha ottenuto un prezioso “director’s discretional time” (DDT) su Webb lo scorso dicembre, durante il quale sono stati osservati due transiti di LHS 1140 b con lo strumento NIRISS (Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph) di fabbricazione canadese. Questo programma DDT è solo il secondo dedicato allo studio degli esopianeti nei quasi due anni di attività di Webb, sottolineando l’importanza e il potenziale impatto di queste scoperte.
L’analisi di queste osservazioni ha fortemente escluso lo scenario mini-Nettuno, con prove allettanti che suggeriscono che l’esopianeta LHS 1140 b è una super-Terra che potrebbe persino avere un’atmosfera ricca di azoto. Se questo risultato fosse confermato, LHS 1140 b sarebbe il primo pianeta temperato a mostrare prove di un’atmosfera secondaria, formatasi dopo la formazione iniziale del pianeta.
Le stime basate su tutti i dati accumulati hanno rivelato che LHS 1140 b è meno denso del previsto per un pianeta roccioso con una composizione simile alla Terra, il che suggerisce che dal 10 al 20 percento della sua massa potrebbe essere composta da acqua. Questa scoperta indica che questo esopianeta è un mondo acquatico avvincente, che probabilmente assomiglia a una palla di neve o a un pianeta di ghiaccio con un potenziale oceano liquido nel punto sub-stellare, l’area della superficie del pianeta che sarebbe sempre rivolta verso la stella ospite del sistema a causa della rotazione sincrona prevista del pianeta (molto simile alla Luna della Terra).
Cadieux, autore principale del nuovo studio ha dichiarato: “Di tutti gli esopianeti temperati attualmente noti, LHS 1140 b potrebbe essere la nostra scommessa migliore per confermare indirettamente l’acqua liquida sulla superficie di un mondo alieno al di là del nostro sistema solare. Questo sarebbe un traguardo importante nella ricerca di esopianeti potenzialmente abitabili”.
Sebbene si tratti ancora solo di un risultato provvisorio, la presenza di un’atmosfera ricca di azoto su LHS 1140 b suggerirebbe che il pianeta abbia mantenuto un’atmosfera sostanziale, creando condizioni che potrebbero supportare acqua liquida. Questa scoperta favorisce lo scenario del mondo acquatico/palla di neve come il più plausibile.
I modelli attuali hanno indicato che se LHS 1140 b avesse un’atmosfera simile a quella terrestre, sarebbe un pianeta a palla di neve con un vasto oceano “a bersaglio” di circa 4.000 chilometri di diametro, equivalente a metà della superficie dell’Oceano Atlantico. La temperatura superficiale al centro di questo oceano alieno potrebbe persino essere di 20 gradi Celsius.
Diversi anni di osservazione in vista per LHS 1140 b
La potenziale atmosfera di LHS 1140 b e le condizioni favorevoli per l’acqua liquida lo rendono un candidato eccezionale per futuri studi di abitabilità. Questo pianeta offre un’opportunità unica per studiare un mondo che potrebbe supportare la vita, data la sua posizione nella zona abitabile della sua stella e la probabilità che abbia un’atmosfera in grado di trattenere il calore e supportare un clima stabile.
Per confermare la presenza e la composizione dell’atmosfera di LHS 1140 b e distinguere tra gli scenari di pianeta palla di neve e pianeta oceano bersaglio sono necessarie ulteriori osservazioni. Il team di ricerca ha sottolineato la necessità di ulteriori misurazioni di transito ed eclissi con il telescopio Webb, concentrandosi su un segnale specifico che potrebbe svelare la presenza di anidride carbonica. Questa caratteristica è fondamentale per comprendere la composizione atmosferica e rilevare potenziali gas serra che potrebbero indicare condizioni abitabili sull’esopianeta.
Doyon, che è anche il ricercatore principale dello strumento NIRISS ha spiegato: “Rilevare un’atmosfera simile alla Terra su un pianeta temperato sta spingendo le capacità di Webb ai suoi limiti: è fattibile; abbiamo solo bisogno di ulteriori osservazioni. L’attuale accenno di un’atmosfera ricca di azoto richiede una conferma con più dati. Abbiamo bisogno di almeno un altro anno di osservazioni per confermare che LHS 1140 b ha un’atmosfera, e probabilmente altri due o tre per rilevare l’anidride carbonica”.
Secondo Doyon, il telescopio Webb dovrà probabilmente osservare questo sistema in ogni possibile opportunità per diversi anni per determinare se LHS 1140 b ha condizioni di superficie abitabili.
Considerata la visibilità limitata di LHS 1140 b con Webb (sono possibili al massimo otto visite all’anno), agli astronomi serviranno diversi anni di osservazioni per rilevare l’anidride carbonica e confermare la presenza di acqua liquida sulla superficie del pianeta.
