Da Hubble le immagini dettagliate dell’atmosfera degli esopianeti

Un team internazionale di scienziati ha utilizzato il telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA per studiare l’atmosfera del pianeta extrasolare caldo WASP-39b. Combinando questi nuovi dati con dati precedenti hanno ottenuto lo studio più completo dell’atmosfera di un esopianeta. La composizione atmosferica di WASP-39b suggerisce che i processi di formazione degli esopianeti possono essere molto diversi da quelli dei nostri giganti del Sistema Solare.

Indagare sulle atmosfere di pianeti extrasolari può fornire nuove informazioni su come e dove i pianeti si formano attorno a una stella. “Abbiamo bisogno di guardare all’esterno per aiutarci a capire il nostro Sistema Solare”, spiega la ricercatrice Hannah Wakeford dell’Università di Exeter nel Regno Unito e allo Space Telescope Science Institute negli Stati Uniti.

Il team britannico-americano ha combinato le capacità del telescopio spaziale Hubble con quelle di altri telescopi terrestri e spaziali per uno studio dettagliato sull’esopianeta WASP-39b. Hanno prodotto lo spettro più completo dell’atmosfera di un pianeta extrasolare possibile con la tecnologia attuale.

WASP-39b è in orbita attorno a una stella simile al Sole, a circa 700 anni luce dalla Terra. L’esopianeta è classificato come “Saturno caldo”, riflettendo sia la sua massa, che è simile al pianeta Saturno nel nostro Sistema Solare, sia la sua vicinanza alla stella madre. Questo studio ha rilevato che i due pianeti, nonostante abbiano una massa simile, sono profondamente diversi sotto molti aspetti. Non solo WASP-39b non ha un sistema ad anello, ma ha anche un’atmosfera priva di nuvole ad alta quota. Questa caratteristica ha permesso a Hubble di sbirciare a fondo nella sua atmosfera.

Sezionando la luce stellare che filtra attraverso l’atmosfera del pianeta, il team ha trovato prove chiare della presenza di vapore acqueo atmosferico. Infatti, WASP-39b ha tre volte più acqua di Saturno. Sebbene i ricercatori avessero previsto il ritrovamento di vapore acqueo, sono stati sorpresi dalla sua quantità. Questa sorpresa ha permesso di inferire la presenza di una grande quantità di elementi più pesanti nell’atmosfera. Questo a sua volta suggerisce che il pianeta è stato bombardato da molto materiale ghiacciato che si è poi ricongiunto nella sua atmosfera. Questo tipo di bombardamento sarebbe possibile solo se WASP-39b si fosse formato molto più lontano dalla sua stella ospite di quanto lo sia ora.

Using the NASA/ESA Hubble Space Telescopes as well as data gathered by other telescopes in space and on the ground astronomers have analysed the atmosphere of the exoplanet WASP-39b. It is the most complete spectrum of an exoplanet’s atmosphere possible with present-day technology.
By dissecting starlight filtering through the planet’s atmosphere into its component colours, the team found clear evidence for water vapour. Although the researchers predicted they would see water, they were surprised by how much water they found — three times as much as Saturn has. This suggests that the planet formed farther out from the star, where it was bombarded by icy material.
Credit:
NASA, ESA, G. Bacon and A. Feild (STScI), and H. Wakeford (STScI/Univ. of Exeter)

“WASP-39b mostra che gli esopianeti sono pieni di sorprese e possono avere composizioni molto diverse da quelle del nostro Sistema Solare”, afferma il coautore David Sing dell’Università di Exeter, Regno Unito.

L’analisi della composizione atmosferica e la posizione corrente del pianeta indicano che il WASP-39b molto probabilmente ha subito un’interessante migrazione verso l’interno, compiendo un viaggio epico attraverso il suo sistema planetario. “Gli esopianeti ci mostrano che la formazione dei pianeti è più complicata e più confusa di quanto pensassimo. E questo è fantastico! “, aggiunge Wakeford.

Dopo aver compiuto il suo incredibile viaggio, WASP-39b è ora otto volte più vicino alla sua stella madre, WASP-39, di quanto Mercurio lo è al Sole e impiega solo quattro giorni per completare un’orbita.

Wakeford e il suo team hanno misurato la temperatura di WASP-39b, valutandola in 750 gradi Celsius. Sebbene solo un lato del pianeta sia rivolto verso la stella madre, potenti venti trasportano il calore dal lato luminoso attorno al pianeta, mantenendo il lato oscuro quasi altrettanto caldo.

“Speriamo che questa diversità che vediamo negli esopianeti ci aiuti a capire tutti i modi in cui un pianeta può formarsi ed evolvere”, spiega David Sing.

In prospettiva, il team vuole utilizzare il telescopio spaziale James Webb NASA / ESA / CSA, che dovrebbe essere lanciato nel 2019, per catturare uno spettro ancora più completo dell’atmosfera di WASP-39b. James Webb sarà in grado di raccogliere dati sul carbonio atmosferico del pianeta, che assorbe la luce di lunghezze d’onda più lunga di quelle che Hubble può vedere. Wakeford conclude: “Calcolando la quantità di carbonio e ossigeno nell’atmosfera, possiamo imparare ancora di più su dove e come si è formato questo pianeta.”

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