Webb ha trovato vapore acqueo su un esopianeta

L'esopianeta GJ 486 b è circa il 30% più grande della Terra e tre volte più massiccio, il che significa che è un mondo roccioso con una gravità più forte della Terra. È troppo vicino alla sua stella per essere all'interno della zona abitabile. Eppure, le osservazioni di Webb mostrano tracce di vapore acqueo

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Webb ha trovato vapore acqueo su un esopianeta, esopianeti

L’esopianeta GJ 486 b è circa il 30% più grande della Terra e tre volte più massiccio, il che significa che è un mondo roccioso con una gravità più forte della Terra. Orbita attorno a una stella nana rossa in poco meno di 1,5 giorni terrestri. È troppo vicino alla sua stella per essere all’interno della zona abitabile, con una temperatura superficiale di circa 800 gradi Fahrenheit. Eppure, le osservazioni di Webb mostrano tracce di vapore acqueo.

Il vapore acqueo potrebbe provenire da un’atmosfera che avvolge il pianeta, nel qual caso dovrebbe essere continuamente reintegrato a causa delle perdite dovute all’irradiazione stellare. Ma una possibilità altrettanto probabile è che il vapore acqueo provenga effettivamente dallo strato esterno della fredda stella ospite del pianeta.

Ulteriori osservazioni di Webb aiuteranno a rispondere alla domanda: un pianeta roccioso può mantenere o ristabilire un’atmosfera nell’ambiente ostile vicino a una stella nana rossa?

Il telescopio spaziale Webb trova il vapore acqueo, ma da un pianeta roccioso o dalla sua stella?

Le stelle più comuni nell’universo sono le nane rosse, il che significa che è più probabile che si trovino esopianeti rocciosi in orbita attorno a una stella del genere. Le stelle nane rosse sono fredde, quindi un pianeta deve abbracciarlo in un’orbita stretta per rimanere abbastanza caldo da ospitare potenzialmente acqua liquida (il che significa che si trova nella zona abitabile). Tali stelle sono anche attive, in particolare quando sono giovani, rilasciando radiazioni ultraviolette e raggi X che potrebbero distruggere le atmosfere planetarie.

Di conseguenza, un’importante questione aperta in astronomia è se un pianeta roccioso possa mantenere o ristabilire un’atmosfera in un ambiente così ostile.



Per aiutare a rispondere a questa domanda, gli astronomi hanno utilizzato il telescopio spaziale James Webb della NASA per studiare un esopianeta roccioso noto come GJ 486 b. È troppo vicino alla sua stella per essere all’interno della zona abitabile, con una temperatura superficiale di circa 800 gradi Fahrenheit (430 gradi Celsius). Eppure, loro osservazioni utilizzando il Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec) di Webb mostrano accenni di vapore acqueo. Se il vapore acqueo è associato al pianeta, ciò indicherebbe che ha un’atmosfera nonostante la sua temperatura torrida e la vicinanza alla sua stella.

Il vapore acqueo è già stato visto su esopianeti gassosi, ma fino ad oggi nessuna atmosfera è stata rilevata in modo definitivo attorno a un esopianeta roccioso. Tuttavia, il team avverte che il vapore acqueo potrebbe trovarsi sulla stella stessa, in particolare nei punti freddi delle stelle, e non dal pianeta.

“Vediamo un segnale ed è quasi certamente dovuto all’acqua. Ma non possiamo ancora dire se quell’acqua fa parte dell’atmosfera del pianeta, il che significa che il pianeta ha un’atmosfera, o se stiamo solo vedendo una firma d’acqua proveniente dalla stella”, ha detto Sarah Moran dell’Università dell’Arizona a Tucson e autrice principale dello studio.

“Il vapore acqueo in un’atmosfera su un caldo pianeta roccioso rappresenterebbe un importante passo avanti per la scienza degli esopianeti. Ma dobbiamo assicurarci che non provenga dalla stella”, ha aggiunto Kevin Stevenson del laboratorio di fisica applicata della Johns Hopkins University a Laurel, nel Maryland, ricercatore principale del programma.

L’esopianeta GJ 486 b

GJ 486 b è circa il 30% più grande della Terra e tre volte più massiccio, il che significa che è un mondo roccioso con una gravità più forte della Terra. Orbita attorno a una stella nana rossa in poco meno di 1,5 giorni terrestri. Dovrebbe essere chiuso in modo ordinato, con un lato giorno permanente e un lato notte permanente.

GJ 486 b transita la sua stella, passando davanti alla stella dal nostro punto di vista. Se ha un’atmosfera, quando transita la luce stellare filtrerebbe attraverso quei gas, imprimendo nella luce impronte digitali che permetterebbero agli astronomi di decodificarne la composizione attraverso una tecnica chiamata spettroscopia di trasmissione.

Il team ha osservato due transiti, ciascuno della durata di circa un’ora. Hanno quindi utilizzato tre diversi metodi per analizzare i dati risultanti. I risultati di tutti e tre i metodi sono coerenti in quanto mostrano uno spettro prevalentemente piatto con un intrigante aumento alle lunghezze d’onda infrarosse più corte. Il team ha eseguito modelli computerizzati considerando un numero di molecole diverse e ha concluso che la fonte più probabile del segnale era il vapore acqueo.

Mentre il vapore acqueo potrebbe potenzialmente indicare la presenza di un’atmosfera su GJ 486 b, una spiegazione altrettanto plausibile è che il vapore acqueo provenga dalla stella. Sorprendentemente, anche nel nostro Sole, il vapore acqueo a volte può esistere nelle macchie solari poiché queste macchie sono molto fredde rispetto alla superficie circostante della stella. La stella ospite di GJ 486 b è molto più fredda del Sole, quindi ancora più vapore acqueo si concentrerebbe all’interno delle sue macchie stellari. Di conseguenza, potrebbe creare un segnale che imita un’atmosfera planetaria.

“Non abbiamo osservato alcuna prova che il pianeta abbia attraversato punti stellari durante i transiti. Ma ciò non significa che non ci siano punti altrove sulla stella. E questo è esattamente lo scenario fisico che imprimerebbe questo segnale d’acqua nei dati e potrebbe finire per sembrare un’atmosfera planetaria”, ha spiegato Ryan MacDonald dell’Università del Michigan ad Ann Arbor, uno dei coautori dello studio.

Ci si aspetterebbe che un’atmosfera di vapore acqueo si erodesse gradualmente a causa del riscaldamento e dell’irradiazione stellare. Di conseguenza, se è presente un’atmosfera, dovrebbe essere costantemente rifornita dai vulcani che emettono vapore dall’interno del pianeta. Se l’acqua è davvero nell’atmosfera del pianeta, sono necessarie ulteriori osservazioni per restringere la quantità di acqua presente.

Le future osservazioni di Webb potrebbero far luce su questo sistema. Un prossimo programma Webb utilizzerà il Mid-Infrared Instrument (MIRI) per osservare il lato diurno del pianeta. Se il pianeta non ha atmosfera, o solo un’atmosfera sottile, allora la parte più calda del lato giorno dovrebbe trovarsi direttamente sotto la stella. Tuttavia, se il punto più caldo viene spostato, ciò indica un’atmosfera che può far circolare il calore.

In definitiva, saranno necessarie osservazioni a lunghezze d’onda infrarosse più corte da parte di un altro strumento Webb, il Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph (NIRISS), per distinguere tra l’atmosfera planetaria e gli scenari delle macchie stellari.

Fonte: NASA

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