Le nuove osservazioni del telescopio spaziale Webb di WASP-39 b hanno rivelato una molecola mai vista prima nell’atmosfera di un esopianeta.
La schiera di strumenti altamente sensibili del telescopio è stata puntata sull’atmosfera di WASP-39 b, un ” Saturno caldo ” situato a circa 700 anni luce di distanza. Un Saturno caldo è un pianeta extrasolare che ha la stessa massa di Saturno e orbita vicino a una stella in modo tale da avere elevate temperature dell’atmosfera superficiale.
Sebbene Webb e altri telescopi spaziali, inclusi Hubble e Spitzer, abbiano precedentemente rivelato ingredienti isolati dell’atmosfera di questo pianeta bollente, le nuove letture forniscono un menu completo di atomi, molecole e persino segni di chimica attiva e nuvole.
“La chiarezza dei segnali di un numero di molecole diverse nei dati è notevole”, ha affermato Mercedes López-Morales, astronoma presso il Centro di astrofisica Harvard & Smithsonian e uno degli scienziati che hanno contribuito ai nuovi risultati.
“Avevamo previsto che avremmo visto molti di quei segnali, ma comunque, quando ho visto i dati per la prima volta, ero sbalordita”, ha aggiunto López-Morales.
Gli ultimi dati danno anche un indizio di come queste nuvole negli esopianeti potrebbero apparire da vicino: frammentate piuttosto che un’unica coltre uniforme sul pianeta.
I risultati fanno ben sperare per la capacità di Webb di condurre l’ampia gamma di indagini sugli esopianeti (pianeti attorno ad altre stelle). Ciò include sondare le atmosfere di pianeti rocciosi più piccoli come quelli del sistema TRAPPIST-1.
“Abbiamo osservato l’esopianeta con più strumenti che, insieme, forniscono un’ampia fascia dello spettro infrarosso e una panoplia di impronte chimiche inaccessibili fino a Webb. Dati come questi sono un punto di svolta”, ha affermato Natalie Batalha, astronoma dell’Università della California, Santa Cruz, che ha contribuito a coordinare la nuova ricerca.
Tra le rivelazioni senza precedenti c’è il primo rilevamento nell’atmosfera di un esopianeta di anidride solforosa, una molecola prodotta da reazioni chimiche innescate dalla luce ad alta energia proveniente dalla stella madre del pianeta. Sulla Terra, lo strato protettivo di ozono nell’alta atmosfera si crea in modo simile.
“La sorprendente rilevazione del biossido di zolfo conferma finalmente che la fotochimica modella il clima dei Saturni caldi. Anche il clima della Terra è modellato dalla fotochimica, quindi il nostro pianeta ha più cose in comune con i ‘Saturni caldi’ di quanto sapessimo prima”, ha affermato Diana Powell, borsista Hubble della NASA, astronomo presso il Center for Astrophysics e membro principale del team che ha effettuato la scoperta del biossido di zolfo.
Jea Adams, una studentessa laureata ad Harvard e ricercatrice presso il Center for Astrophysics, ha analizzato i dati che hanno confermato il segnale di anidride solforosa.
“Come ricercatore all’inizio della carriera nel campo delle atmosfere degli esopianeti, è così eccitante essere parte di un rilevamento come questo. Il processo di analisi di questi dati sembrava magico. Abbiamo visto indizi di questa caratteristica nei primi dati, ma questo strumento ad alta precisione ha rivelato chiaramente la firma di SO2 e ci ha aiutato a risolvere il puzzle”, ha affermato Adams.
A una temperatura stimata di 1.600 gradi Fahrenheit e un’atmosfera composta principalmente da idrogeno, WASP-39 b non è ritenuto abitabile. L’esopianeta è stato paragonato sia a Saturno che a Giove, con una massa simile a Saturno, ma una dimensione complessiva grande quanto Giove. Ma il nuovo lavoro indica la strada per trovare prove di vita potenziale su un pianeta abitabile.
La vicinanza del pianeta alla sua stella ospite, otto volte più vicina di quanto Mercurio sia al nostro Sole, lo rende anche un laboratorio per studiare gli effetti delle radiazioni delle stelle ospiti sugli esopianeti. Una migliore conoscenza della connessione stella-pianeta dovrebbe portare a una comprensione più profonda di come questi processi creano la diversità dei pianeti osservati nella galassia.
Altri costituenti atmosferici rilevati da Webb includono sodio, potassio e vapore acqueo, a conferma di precedenti osservazioni del telescopio spaziale e terrestre, oltre a trovare ulteriori caratteristiche dell’acqua, a lunghezze d’onda maggiori, che non erano mai state viste prima.
Webb ha anche visto l’anidride carbonica a una risoluzione più elevata, fornendo il doppio dei dati riportati dalle sue precedenti osservazioni. Nel frattempo, è stato rilevato monossido di carbonio, ma dai dati erano assenti segni evidenti sia di metano che di idrogeno solforato. Se presenti, queste molecole si trovano a livelli molto bassi, una scoperta significativa per gli scienziati che fanno inventari della chimica degli esopianeti per comprendere meglio la formazione e lo sviluppo di questi mondi distanti.
Catturare uno spettro così ampio dell’atmosfera di WASP-39 b è stato un tour de force scientifico, poiché un team internazionale che contava centinaia di dati ha analizzato in modo indipendente da quattro delle modalità strumentali finemente calibrate di Webb. Hanno quindi effettuato confronti dettagliati delle loro scoperte, producendo risultati ancora più sfumati dal punto di vista scientifico.
Webb vede l’universo alla luce infrarossa, all’estremità rossa dello spettro luminoso oltre ciò che gli occhi umani possono vedere; che consente al telescopio di raccogliere impronte chimiche che non possono essere rilevate nella luce visibile.
Ciascuno dei tre strumenti ha persino una versione dell'”IR” dell’infrarosso nel nome: NIRSpec, NIRCam e NIRISS.
Per vedere la luce di WASP-39 b, Webb ha seguito il pianeta mentre passava davanti alla sua stella, permettendo a parte della luce della stella di filtrare attraverso l’atmosfera del pianeta. Diversi tipi di sostanze chimiche nell’atmosfera assorbono diversi colori dello spettro della luce stellare, quindi i colori mancanti indicano agli astronomi quali molecole sono presenti.
Analizzando in modo così preciso l’atmosfera di un esopianeta, gli strumenti Webb hanno funzionato ben oltre le aspettative degli scienziati e promettono una nuova fase di esplorazione tra l’ampia varietà di esopianeti della galassia.
“Non vedo l’ora di vedere cosa troviamo nelle atmosfere di piccoli pianeti terrestri”, ha concluso López-Morales.
Fonte: Arxiv
