Webb rivela l’atmosfera di un esopianeta mai vista prima. Il telescopio ha così ottenuto un altro primato, classificando un profilo molecolare e chimico dei cieli di un lontano pianeta. Webb ha ottenuto la più dettagliata composizione atmosferica di un esopianeta.
Il telescopio è riuscito ad osservare agli infrarossi e caratterizzare in dettaglio l’atmosfera di un esopianeta, il WASP 39b. L’atmosfera dell’esopianeta è risultata densa, ricca di nuvole, e mantiene traccia della storia di formazione planetaria.
In precedenza, altri strumenti tra cui Hubble e Spitzer della NASA, avevano rivelato ingredienti isolati dell’atmosfera di questo pianeta bollente. Le nuove letture di Webb forniscono una visione completa di atomi, molecole e persino segni di chimica attiva e nuvole. Inoltre, danno anche un indizio di come queste nuvole potrebbero apparire da vicino. Le formazioni sono risultate frammentate invece di un’unica coltre uniforme presente sul pianeta.
Gli strumenti di Webb sono stati direzionati sull’atmosfera di WASP-39 b, che risulta essere un “Saturno caldo”, quindi un pianeta massiccio all’incirca grande quanto Saturno ma situato in un’orbita più stretta di quella di Mercurio, ad una distanza dalla sua stella di circa 700 anni luce.
I dettagli
Natalie Batalha, astronoma dell’Università della California, che ha contribuito e aiutato a coordinare la nuova ricerca, ha spiegato che: “Abbiamo osservato l’esopianeta con molti più strumenti che, insieme, forniscono un’ampia fascia dello spettro infrarosso e una panoplia di impronte chimiche inaccessibili fino a questa missione. Dati come questi forniscono un punto di svolta”.
La scoperta fornisce delle rivelazioni, senza precedenti, del primo rilevamento nell’atmosfera di un esopianeta di anidride solforosa (SO2), una molecola prodotta da reazioni chimiche innescate dalla luce ad alta energia proveniente dalla stella madre del pianeta. Lo strato protettivo di ozono nell’alta atmosfera sulla Terra si crea in modo molto simile.
Shang-Min Tsai, ricercatore presso l’Università di Oxford e autore principale dell’articolo che spiega l’origine dell’anidride solforosa nell’atmosfera di WASP-39 b, ha dichiarato che: “Questa è la prima volta che vediamo prove concrete di fotochimica, ossia le reazioni chimiche avviate dalla luce stellare energetica, su un esopianeta. Vedo questa scoperta come una prospettiva davvero promettente per far progredire la nostra comprensione delle atmosfere degli esopianeti con questa missione”.
Webb, per poter osservare la luce di WASP-39 b, ha seguito il pianeta mentre passava davanti alla sua stella, riuscendo così a filtrare attraverso l’atmosfera del pianeta. Le diverse tipologie di sostanze chimiche nell’atmosfera riescono ad assorbire diversi tipi di colori dello spettro della luce stellare, quindi i colori mancanti indicano agli astronomi quali molecole sono presenti. Il telescopio, osservando l’universo alla luce infrarossa, riesce a raccogliere le impronte chimiche che non possono essere rilevate alla luce visibile.
Webb ha rilevato molti costituenti atmosferici tra cui il sodio (Na), il potassio (K) e il vapore acqueo (H 2 O), confermando così le precedenti osservazioni del telescopio spaziale e trovando ulteriori impronte digitali dell’acqua, informazioni mai viste prima.
Il telescopio ha inoltre visto l’anidride carbonica (CO2) ad una risoluzione molto più elevata, fornendo così il doppio dei dati riportati dalle sue osservazioni precedenti. Webb ha rilevato la presenza del monossido di carbonio (CO), mentre erano assenti segni evidenti sia di metano (CH4) che di idrogeno solforato (H2S). Queste molecole, se fossero presenti ma non rilevabili, lo sarebbero a livelli molto bassi.
Conclusioni
I risultati ottenuti fanno ben sperare per quanto riguarda le indagini da poter svolgere su tutti i tipi di esopianeti, informazioni molte attese dalla comunità scientifica, tra cui è appunto inclusa quella dell’analisi delle atmosfere di pianeti rocciosi più piccoli come quelli del sistema TRAPPIST-1.
La vicinanza del pianeta con la sua stella ospite, risultata otto volte più vicina di quanto Mercurio sia al nostro Sole, lo rende anche un laboratorio per analizzare gli effetti delle radiazioni delle stelle ospiti sugli esopianeti. Una migliore conoscenza della connessione stella-pianeta dovrebbe portare ad una comprensione più profonda di come questi processi influenzano la diversità dei pianeti osservati nella galassia.
Il team di ricerca internazionale, per poter catturare questo ampio spettro dell’atmosfera di WASP-39 b, ha analizzato in maniera indipendente i dati forniti dai quattro strumenti di Webb.
Avere un elenco così completo, di ingredienti chimici nell’atmosfera di un esopianeta, offre agli scienziati un assaggio dell’abbondanza di diversi elementi in relazione tra loro, come i rapporti carbonio-ossigeno o potassio-ossigeno. Ciò, a sua volta, fornisce informazioni su come questo pianeta, e forse anche altri, si sia formato dal disco di gas e polvere che circondava la stella madre nei suoi anni più giovani.
Kazumasa Ohno, un ricercatore di esopianeti della UC Santa Cruz che ha lavorato sui dati di Webb, ha dichiarato che: “L’abbondanza di zolfo, rispetto all’idrogeno, ha indicato che il pianeta ha presumibilmente sperimentato un significativo accrescimento di planetesimi in grado di fornire questi ingredienti all’atmosfera. I dati indicano anche che l’ossigeno è molto più abbondante del carbonio nell’atmosfera. Ciò indica potenzialmente che WASP-39 b originariamente si è formato lontano dalla stella”.
Laura Flagg, ricercatrice presso la Cornell University e membro del team internazionale, conclude spiegando che: “Saremo in grado di vedere le condizioni generali delle atmosfere degli esopianeti. È incredibilmente eccitante sapere che tutto verrà riscritto”.
