“Oltre la fantascienza”: le prime osservazioni 3D dell’atmosfera di un esopianeta rivelano un clima unico

Gli astronomi hanno scrutato l’atmosfera di un pianeta oltre il Sistema Solare, mappandone per la prima volta la struttura tridimensionale. Combinando tutti e quattro i telescopi del VLT (Very Large Telescope) dell’ESO (Osservatorio Europeo Australe), hanno trovato venti potenti che trasportano elementi chimici come ferro e titanio, creando intricati andamento climatico nell’atmosfera del pianeta. La scoperta apre le porte a studi dettagliati della composizione chimica e meteorologica di altri mondi alieni.

 

 

“L’atmosfera del pianeta ha dei comportamenti che sfidano la nostra comprensione di come funziona il meteo, non solo sulla Terra, ma su tutti i pianeti. Sembra un film di fantascienza“, afferma Julia Victoria Seidel, ricercatrice presso l’ESO (Osservatorio Europeo Australe) in Cile e autrice principale dello studio, pubblicato oggi su Nature.

Il pianeta, WASP-121b (noto anche come Tylos), si trova a circa 900 anni luce di distanza da noi nella costellazione della Poppa.

È un pianeta gioviano ultra-caldo, un gigante gassoso che orbita così vicino alla stella madre che un anno lì dura solo circa 30 ore terrestri. Inoltre, un lato del pianeta è rovente, poiché è sempre rivolto verso la stella, mentre l’altro lato è molto più freddo.

Il gruppo di lavoro ha esplorato in profondità l’atmosfera di Tylos e ha rivelato venti distinti in strati separati, che risultano nella mappa tridimensionale della struttura dell’atmosfera.

È la prima volta che gli astronomi hanno potuto studiare l’atmosfera di un pianeta al di fuori del Sistema Solare in modo così approfondito e dettagliato.

“Ciò che abbiamo scoperto è stato sorprendente: una corrente a getto fa ruotare il materiale intorno all’equatore del pianeta, mentre un flusso separato ai livelli inferiori dell’atmosfera sposta il gas dal lato caldo a quello più freddo. Questo tipo di clima non è mai stato osservato prima su nessun pianeta“, afferma Seidel, che è anche ricercatrice presso il Lagrange Laboratory, parte dell’Observatoire de la Côte d’Azur, in Francia.

La corrente a getto osservata attraversa metà del pianeta, guadagnando velocità e scuotendo violentemente gli strati superiori dell’atmosfera mentre attraversa il lato caldo di Tylos. “Persino i più violenti uragani del Sistema Solare sembrano un venticello al confronto“, aggiunge.

Per scoprire la struttura 3D dell’atmosfera dell’esopianeta, il gruppo ha utilizzato lo strumento ESPRESSO installato sul VLT dell’ESO per combinare la luce dei quattro telescopi individuali in un singolo segnale.

Questa modalità di combinazione del VLT raccoglie quattro volte più luce di un singolo telescopio, permettendo di rivelare dettagli più deboli.

Osservando il pianeta per un transito completo davanti alla stella madre, ESPRESSO ha trovato l’impronta di vari elementi chimici, sondando di conseguenza diversi strati dell’atmosfera.

“Il VLT ci ha permesso di sondare tre diversi strati dell’atmosfera dell’esopianeta in un colpo solo“, afferma il coautore dello studio Leonardo A. dos Santos, astronomo assistente presso lo Space Telescope Science Institute di Baltimora, USA.

Il gruppo ha tracciato i moti di ferro, sodio e idrogeno, che hanno permesso di tracciare i venti rispettivamente nello strato profondo, intermedio e superficiale dell’atmosfera del pianeta.

“È il tipo di osservazione che è molto difficile da fare con i telescopi spaziali, evidenziando l’importanza delle osservazioni da terra degli esopianeti“, conclude.

È interessante notare che le osservazioni hanno anche rivelato la presenza di titanio appena sotto la corrente a getto, come evidenziato in uno studio correlato pubblicato su Astronomy and Astrophysics.

Questa è stata un’altra sorpresa, poiché le precedenti osservazioni del pianeta avevano mostrato che questo elemento era assente, forse proprio perché nascosto in profondità nell’atmosfera.

 “È davvero incredibile che siamo in grado di studiare dettagli come la composizione chimica e la struttura climatica di un pianeta a una distanza così grande“, commenta Bibiana Prinoth, una studentessa di dottorato presso l’Università di Lund, Svezia, e l’ESO, che ha guidato lo studio complementare ed è co-autrice dell’articolo di Nature.

Per studiare l’atmosfera di pianeti più piccoli, simili alla Terra, tuttavia, saranno necessari telescopi più grandi. Tra questi ci saranno l’ELT (Extremely Large Telescope) dell’ESO, attualmente in costruzione nel deserto di Atacama in Cile, e il suo strumento ANDES. “L’ELT sarà uno strumento di svolta per lo studio delle atmosfere degli esopianeti“, afferma Prinoth.

“Questa esperienza mi fa sentire come se fossimo sul punto di scoprire cose incredibili che ora possiamo solo sognare“.

 

Immagine: ESO/M. Kornmesser