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Il telescopio spaziale ha trovato prove definitive di anidride carbonica nell’atmosfera di un pianeta gigante gassoso in orbita attorno a una stella simile al Sole a 700 anni luce di distanza.
L’undici agosto 2011 è stato scoperto un pianeta attorno a una stella distante 700 anni luce nella costellazione della Vergine, tramite il programma WASP, basato su osservazioni fatte da telescopi terrestri col metodo del transito, vale a dire tramite la misura del piccolo e periodico oscuramento della luce dalla sua stella ospite mentre il pianeta transita o passa davanti alla stella.
WASP-39 b è un gigante gassoso caldo con una massa di circa un quarto di quella di Giove (circa la stessa di Saturno) e un diametro 1,3 volte superiore.
Ma, a differenza dei giganti gassosi più freddi e compatti del nostro Sistema Solare, WASP-39 b orbita molto vicino alla sua stella ospite (circa un ottavo della distanza tra il Sole e Mercurio), completando una rivoluzione in poco più di quattro giorni terrestri. Ecco perché la sua tempertura superficiale è di circa 900 °C.
Pianeti come WASP-39 b, di cui osserviamo l’rbita di taglio, possono fornire ai ricercatori opportunità ideali per sondare le atmosfere planetarie.
Durante un transito, parte della luce stellare viene eclissata completamente dal pianeta e parte viene trasmessa attraverso l’atmosfera del pianeta. L’atmosfera filtra alcuni colori più di altri, a seconda della sua composizione e dal suo spessore.
Osserviamo questo effetto nella nostra atmosfera quando il colore e la qualità della luce del giorno cambiano a seconda di quanto sia nebbiosa o umida l’aria, o dove il Sole è nel cielo.
Poiché diversi gas assorbono diverse combinazioni di colori, i ricercatori possono analizzare piccole differenze nella luminosità della luce trasmessa attraverso uno spettro di lunghezze d’onda e quindi determinare esattamente di cosa è fatta un’atmosfera.
Coi suoi transiti frequenti, WASP-39 b è un bersaglio ideale per questa tecnica, nota come spettroscopia di trasmissione. Il team ha utilizzato lo spettrografo nel vicino infrarosso di Webb (NIRSpec) per effettuare questo rilevamento.
Nello spettro risultante dell’atmosfera dell’esopianeta,è emerso un picco tra le lunghezze d’onda di 4,1 e 4,6 micron. È la prima prova chiara, dettagliata, indiscutibile di anidride carbonica mai rilevata in un pianeta al di fuori del Sistema Solare.
Anche senza la forte caratteristica di anidride carbonica, questo spettro sarebbe notevole. Nessun osservatorio ha mai misurato differenze così sottili nella luminosità di così tanti singoli colori nell’intervallo da 3 a 5,5 micron in uno spettro di trasmissione di esopianeti prima d’ora.
L’accesso a questa parte dello spettro è cruciale per misurare l’abbondanza di gas come acqua e metano, così come l’anidride carbonica, che si pensa esistano nelle atmosfere di molti diversi tipi di esopianeti.
Ma perché questa scoperta è così importante? L’anindride carbonica non è un marcatore primario di esistenza di vita (tra l’altro quel pianeta così caldo e gassoso non potrebbe ospitarla). Sulla Terra compone appena lo 0,04% dell’atmosfera e invece su Venere ne costituisce quasi il 97%.
Oltre al fatto che ha dimostrato la possibilità di ottenere la composizione chimica dell’atmosfera di pianeti lontani, ci sono altre implicazioni.
”Rilevare un segnale così chiaro di anidride carbonica su WASP-39 b fa ben sperare per il rilevamento di atmosfere su pianeti più piccoli e di dimensioni terrestri”, ha detto Natalie Batalha dell’Università della California a Santa Cruz, negli Stati Uniti, che guida il team di ricercatori che studiano gli esopianeti in transito con Webb.
”È incredibile vedere lo strumento NIRSpec dell’ESA produrre questi incredibili dati così presto nella missione, quando sappiamo che possiamo ancora migliorare la qualità dei dati andando avanti”, ha aggiunto Sarah Kendrew, ESA Webb MIRI Instrument and Calibration Scientist presso lo Space Telescope Science Institute di Baltimora, USA.
Comprendere la composizione dell’atmosfera di un pianeta è importante perché ci dice qualcosa sull’origine del pianeta e su come si è evoluto. “Le molecole di anidride carbonica sono indizi della storia della formazione dei pianeti”, ha detto il membro del team Mike Line dell’Arizona State University, negli Stati Uniti.
“Misurando l’anidride carbonica, possiamo determinare quanto quanto materiale gassoso è stato utilizzato per formare questo pianeta. Nel prossimo decennio, Webb effettuerà questa misurazione per una varietà di pianeti, fornendo approfondimenti sui dettagli di come si formano i pianeti e sull’unicità del nostro Sistema Solare”.
Questi risultati si basano anche sulla ricerca esistente del telescopio spaziale Hubble della NASA / ESA. “Webb completerà ed estenderà questi studi con una risoluzione più elevata, una copertura della lunghezza d’onda e una precisione per rivelare le tendenze chiave nei dati che indicano la formazione e l’evoluzione di questi pianeti”. ha detto il membro del team Hannah Wakeford dell’Università di Bristol nel Regno Unito.
”Vedere i dati per la prima volta è stato come leggere una poesia nella sua interezza, quando prima avevamo solo una parola su tre”, ha aggiunto Laura Kreidberg del Max Planck Institute for Astronomy di Heidelberg, in Germania.
“Questi primi risultati sono solo l’inizio; i dati di Early Release Science hanno dimostrato che Webb si comporta magnificamente, e gli esopianeti più piccoli e più freddi (più simili alla nostra Terra) sono alla sua portata.
”L’obiettivo è analizzare rapidamente le osservazioni di Early Release Science e sviluppare strumenti open source per la comunità scientifica”, ha spiegato Vivien Parmentier dell’Università di Oxford nel Regno Unito. “Ciò consente contributi da tutto il mondo e garantisce che uscirà dai prossimi decenni di osservazioni la migliore scienza possibile”.
Immagine: NASA, ESA, CSA, and L. Hustak (STScI).
