Gemini Sud conferma il legame tra la composizione degli esopianeti e le loro stelle ospiti

Nuove osservazioni forniscono la prima prova diretta che gli esopianeti ereditano rapporti di elementi rocciosi dalle loro stelle ospiti.

 

 

 

Gli astronomi scoprirono che un pianeta gigante, WASP-189b, riecheggia la composizione della sua stella ospite, fornendo la prima prova diretta di un concetto fondamentale in astrobiologia.

Questa scoperta è stata ottenuta attraverso la prima misurazione simultanea mai realizzata di magnesio e silicio gassosi nell’atmosfera di un pianeta.

Il team ha utilizzato il telescopio Gemini South, metà dell’Osservatorio Internazionale Gemini, in parte finanziato dalla National Science Foundation degli Stati Uniti e gestito dalla NSF NOIRLab.

A quasi 320 anni luce di distanza, nella costellazione della Bilancia, si trova WASP-189b, un esopianeta noto come Giove ultra-caldo (UHJ).

Gli UHJ hanno temperature abbastanza alte da vaporizzare elementi formatori di roccia come magnesio (Mg), silicio (Si) e ferro (Fe), offrendo una rara opportunità di osservare questi elementi tramite la spettroscopia — la tecnica di suddividere la luce nelle lunghezze d’onda componenti per identificare la presenza di sostanze chimiche.

Un team internazionale di astronomi guidato da Jorge Antonio Sanchez, studente laureato presso l’Arizona State University (ASU), ha osservato WASP-189b utilizzando lo Immersion GRating INfrared Spectrograph (IGRINS) ad alta risoluzione quando era montato sul telescopio Gemini South in Cile. 

Questo potente strumento permetteva loro di misurare simultaneamente il contenuto di magnesio e silicio nell’atmosfera dell’esopianeta.

Questa è la prima volta che viene effettuata una misura del genere, e i dati rivelano che WASP-189b condivide lo stesso rapporto magnesio-silicio della sua stella ospite.

Questa scoperta fornisce la prima prova osservativa di un’assunzione ampiamente adottata sulla formazione dei pianeti e apre una nuova strada per comprendere come si formano ed evolvono gli esopianeti.

“Queste scoperte mostrano la capacità di Gemini di aiutarci a comprendere le caratteristiche dello straordinario zoo di esopianeti nel nostro quartiere solare”, afferma Chris Davis, Direttore del Programma NSF per NOIRLab.

 “Tali scoperte sono possibili solo grazie agli strumenti all’avanguardia di Gemini.”

Si pensa che pianeti giganti caldi come WASP-189b abbiano uno strato esterno di gas la cui composizione chimica è influenzata dal disco di materiale in cui si sono formati, noto come dischi protoplanetari.

E i ricercatori presumono che il rapporto tra gli elementi formatori di rocce in un disco protoplanetario corrisponda a quello della stella ospite, poiché i due sono nati dalla stessa nube primordiale di materiale.

Questo legame chimico inferto tra una stella e i pianeti che si formano intorno ad essa è comunemente usato per modellare la composizione degli esopianeti rocciosi.

Questo collegamento si basava precedentemente su misurazioni all’interno del nostro Sistema Solare, e non era stato osservato direttamente su altri pianeti fino ad ora.

“WASP-189b ci fornisce un ancoraggio osservazionale molto necessario nella nostra comprensione della formazione dei pianeti terrestri, poiché offre una quantità misurabile che convalida la presunta somiglianza della composizione stellare e della proporzione di materiale roccioso attorno alle stelle ospiti usate per formare i pianeti”, afferma Sanchez.

Questa ipotesi non è utile solo per comprendere la formazione dei pianeti, ma è anche fondamentale per il campo dell’astrobiologia, che include lo studio degli ambienti abitabili nel Sistema Solare.

Misurando la composizione chimica di una stella, gli scienziati possono dedurre l’abbondanza di elementi formatori di rocce negli esopianeti della stella, che possono determinare le condizioni geochimiche che rendono un pianeta abitabile.

Ad esempio, gli elementi che formano la roccia nella Terra sono in parte responsabili del nostro campo magnetico protettivo, della tettonica a placche e della determinazione del rilascio di sostanze chimiche vitali nella nostra atmosfera, negli oceani e nel suolo.

Mentre il campo degli esopianeti guarda alla caratterizzazione dei pianeti terrestri e cerca di chiarire le condizioni abitabili dei mondi rocciosi, le evidenze empiriche che convalidano la relazione tra composizioni stellari e planetarie rappresentano un passo fondamentale avanti.

E il livello di risoluzione spettrale necessario per questo tipo di studi è attualmente disponibile solo su telescopi terrestri.

“Il nostro studio dimostra la capacità degli spettrografi ad alta risoluzione basati su terra di vincoli per specie critiche come magnesio e silicio, che sono due mattoni elementari da cui si formano i pianeti rocciosi”, afferma il coautore dello studio Michael Line, professore associato all’ASU.

“Questa capacità di avanzamento apre una dimensione completamente nuova nel nostro studio delle atmosfere degli esopianeti.”

Ulteriori osservazioni multi-lunghezza d’onda e ad alta risoluzione per studiare atmosfere di esopianeti come quella di WASP-189b aiuteranno a rivelare il più ampio inventario chimico che esiste all’interno di mondi lontani.

Tali studi permetteranno di approfondire le condizioni che governano le origini dei pianeti, l’evoluzione e la potenziale abitabilità.

 

 

 

 

International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/J. Pollard