WASP-76b, il pianeta dove piovono ferro e altri elementi metallici

 

Rilevati dal telescopio Gemini North elementi di formazione rocciosa nell’atmosfera di un esopianeta rovente.

 

WASP-76b è un mondo strano. Situato a 634 anni luce dalla Terra in direzione della costellazione dei Pesci, l’esopianeta simile a Giove orbita attorno alla sua stella ospite a una distanza eccezionalmente ravvicinata – circa 12 volte più vicina di Mercurio al Sole – che riscalda la sua atmosfera a 2000 ° C.

Tali temperature estreme hanno “gonfiato” il pianeta, aumentando il suo volume a quasi sei volte quello di Giove.

A temperature così estreme, gli elementi di formazione di minerali e rocce, che altrimenti rimarrebbero nascosti nell’atmosfera di un pianeta gigante gassoso più freddo, possono rivelarsi.

Utilizzando il telescopio Gemini North, una metà dell’International Gemini Observatory gestito dal NOIRLab della NSF, un team internazionale di astronomi ha rilevato 11 di questi elementi di formazione rocciosa nell’atmosfera di WASP-76b.

La presenza e la quantità relativa di questi elementi possono fornire informazioni chiave su come si formano esattamente i pianeti gassosi giganti – qualcosa che rimane incerto anche nel nostro Sistema Solare. I risultati sono pubblicati sulla rivista Nature.

Dalla sua scoperta nel 2013 durante il programma Wide Angle Search for Planets (WASP), molti astronomi hanno studiato l’enigmatico WASP-76b.

Questi studi hanno portato all’identificazione di vari elementi presenti nell’atmosfera calda dell’esopianeta.

In particolare, in uno studio pubblicato nel marzo 2020, un team ha concluso che potrebbe esserci pioggia di ferro sul pianeta.

Consapevole di questi studi esistenti, Stefan Pelletier, uno studente di dottorato presso il Trottier Institute for Research on Exoplanets presso l’Université de Montréal e autore principale dell’articolo, è stato ispirato a esplorare i misteri di questo strano esopianeta e la chimica della sua atmosfera bruciante.

Nel 2020 e nel 2021, utilizzando MAROON-X di Gemini North (un nuovo strumento appositamente progettato per rilevare e studiare gli esopianeti), Pelletier e il suo team hanno osservato il pianeta mentre passava davanti alla sua stella ospite in tre diverse occasioni.

Queste nuove osservazioni hanno scoperto una serie di elementi di formazione rocciosa nell’atmosfera di WASP-76b, tra cui sodio, potassio, litio, nichel, manganese, cromo, magnesio, vanadio, bario, calcio e, come precedentemente rilevato, ferro.

A causa delle temperature estreme dell’atmosfera di WASP-76b, gli elementi rilevati dai ricercatori, che normalmente formerebbero rocce qui sulla Terra, vengono invece vaporizzati e quindi presenti nell’atmosfera nelle loro forme gassose.

Mentre questi elementi contribuiscono alla composizione dei giganti gassosi nel nostro Sistema Solare, quei pianeti sono troppo freddi perché gli elementi possano vaporizzare nell’atmosfera rendendoli praticamente non rilevabili.

“Davvero rari sono i momenti in cui un esopianeta a centinaia di anni luce di distanza può insegnarci qualcosa che altrimenti sarebbe probabilmente impossibile sapere sul nostro Sistema Solare”, ha detto Pelletier. “Questo è il caso di questo studio.”

L’abbondanza di molti di questi elementi corrisponde strettamente alle abbondanze trovate sia nel nostro Sole che nella stella ospite dell’esopianeta.

Questa potrebbe non essere una coincidenza e fornisce ulteriori prove che i pianeti giganti gassosi, come Giove e Saturno, si formano in un modo più simile alla formazione stellare – coalescenza dal gas e dalla polvere di un disco protoplanetario – piuttosto che al graduale accrescimento e collisione di polvere, rocce e planetesimi, che continuano a formare pianeti rocciosi, come Mercurio. Venere e la Terra.

Un altro risultato notevole dello studio è la prima rilevazione inequivocabile di ossido di vanadio su un esopianeta. “Questa molecola è di grande interesse per gli astronomi perché può avere un grande impatto sulla struttura atmosferica dei pianeti giganti caldi”, dice Pelletier.

 “Questa molecola svolge un ruolo simile all’ozono essendo estremamente efficiente nel riscaldare l’atmosfera superiore della Terra”. 

Pelletier e il suo team sono motivati a saperne di più su WASP-76b e altri pianeti ultra-caldi. Sperano anche che altri ricercatori sfruttino ciò che hanno imparato da questo esopianeta gigante e lo applichino per migliorare la nostra comprensione dei nostri pianeti del Sistema Solare e di come sono nati.

“Disponibile per gli astronomi di tutto il mondo, l’International Gemini Observatory continua a fornire nuove intuizioni che spingono la nostra comprensione della struttura fisica e chimica di altri mondi. Attraverso tali programmi osservativi stiamo sviluppando un’immagine più chiara dell’universo più ampio e del nostro posto in esso“, ha detto Martin Still, direttore del programma NSF Gemini Observatory.

“Generazioni di ricercatori hanno usato Giove, Saturno, Urano e Nettuno misurando le abbondanze per idrogeno ed elio per confrontare le teorie di formazione dei pianeti gassosi”, afferma il professor Björn Benneke dell’Université de Montréal, coautore dello studio. “Allo stesso modo, le misurazioni di elementi più pesanti come calcio o magnesio su WASP-76b aiuteranno a comprendere ulteriormente la formazione dei pianeti gassosi”.

 

Crediti: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva/Spaceengine/M. Zamani