LO STUDIO È PUBBLICATO SU NATURE ASTRONOMY

Cocktail esotico per l’atmosfera di Wasp-189b

Un team internazionale di ricercatori, tra cui Lorenzo Pino dell’Inaf di Arcetri, ha analizzato in dettaglio l'atmosfera di uno dei pianeti più estremi conosciuti: Wasp-189b. I risultati ottenuti dallo studio del pianeta, caratterizzato per la prima volta con l'aiuto del telescopio spaziale Cheops, potrebbero aiutare gli astronomi a comprendere le complessità di molti altri esopianeti, compresi quelli simili alla Terra

     02/02/2022
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Rappresentazione artistica di Wasp-189b, un esopianeta in orbita attorno alla stella HD 133112, una delle stelle più calde conosciute per avere un sistema planetario. Crediti: Bibiana Prinoth

L’atmosfera terrestre non è un involucro uniforme di gas ma è costituita da strati distinti, ciascuno dei quali con proprietà caratteristiche. Lo strato più basso – la troposfera – si estende dal livello del mare oltre le vette più alte delle montagne, contiene la maggior parte del vapore acqueo ed è lo strato in cui si verificano la maggior parte dei fenomeni meteorologici. Lo strato sovrastante – la stratosfera – è quello che contiene il famoso strato di ozono, che ci protegge dai dannosi raggi ultravioletti emessi dal Sole.

In un nuovo studio apparso sulla rivista Nature Astronomy, un team internazionale di ricercatori guidato dall’Università di Lund – tra i quali anche Lorenzo Pino dell’Inaf di Arcetri – mostra per la prima volta che anche l’atmosfera di uno dei pianeti più estremi a oggi conosciuti potrebbe avere strati altrettanto distinti, anche se con caratteristiche diverse.

Wasp-189b è un pianeta al di fuori del Sistema solare, distante 322 anni luce dalla Terra. Nel 2020, osservazioni con il telescopio spaziale Cheops hanno rivelato, tra le altre cose, che il pianeta è 20 volte più vicino alla sua stella di quanto lo sia la Terra al Sole e ha una temperatura diurna di 3200 gradi Celsius. Indagini più recenti effettuate con lo spettrografo Harps all’Osservatorio di La Silla in Cile hanno ora permesso, per la prima volta, di dare un’occhiata più da vicino all’atmosfera di questo pianeta simile a Giove.

«Abbiamo misurato la luce proveniente dalla stella ospite del pianeta, che passa attraverso l’atmosfera del pianeta stesso. I gas nella sua atmosfera assorbono parte della luce stellare, in modo simile all’ozono che assorbe parte della luce solare nell’atmosfera terrestre, e quindi lasciano la loro caratteristica impronta digitale. Con l’aiuto di Harps, siamo stati in grado di identificare le sostanze corrispondenti», spiega Bibiana Prinoth, autrice principale dello studio e dottoranda presso l’Università di Lund. Secondo i ricercatori, tra i gas che hanno lasciato le impronte digitali nell’atmosfera di Wasp-189b ci sarebbero ferro, cromo, vanadio, magnesio e manganese.

Una sostanza particolarmente interessante che il team ha trovato è un gas contenente titanio, ossia l’ossido di titanio. Sebbene l’ossido di titanio sia molto scarso sulla Terra, potrebbe svolgere un ruolo importante nell’atmosfera di Wasp-189b, simile a quello dell’ozono nell’atmosfera terrestre. «L’ossido di titanio assorbe le radiazioni a onde corte, come le radiazioni ultraviolette. La sua rilevazione potrebbe quindi indicare uno strato nell’atmosfera di Wasp-189b che interagisce con l’irradiazione stellare in modo simile a come fa lo strato di ozono sulla Terra», spiega Kevin Heng, professore di astrofisica all’Università di Berna e membro dell’Nccr PlanetS.

In effetti, su questo pianeta ultra caldo simile a Giove, i ricercatori hanno trovato indizi della presenza di questo e di altri strati. «Nella nostra analisi, abbiamo visto che le impronte digitali dei diversi gas erano leggermente diverse da quanto ci aspettassimo. Crediamo che queste alterazioni possano essere generate da forti venti e altri processi. E poiché le impronte digitali dei diversi gas sono state alterate in modi diversi, pensiamo che questo indichi l’esistenza di diversi strati, in maniera analoga a quanto accade con le impronte digitali del vapore acqueo e dell’ozono sulla Terra, che sembrerebbero alterate diversamente perché si verificano principalmente in diversi strati atmosferici», spiega la Prinoth.

«In passato, gli astronomi spesso hanno presunto che le atmosfere degli esopianeti fossero uno strato uniforme e hanno cercato di comprenderlo come tale. Ma i nostri risultati dimostrano che anche le atmosfere di pianeti giganti gassosi intensamente irradiati hanno complesse strutture tridimensionali», sottolinea Jens Hoeijmakers, coautore dello studio e professore associato presso l’Università di Lund.

«Siamo convinti che per poter comprendere appieno questi e altri tipi di pianeti, compresi quelli più simili alla Terra, dobbiamo apprezzare la natura tridimensionale delle loro atmosfere. Ciò richiede innovazioni nelle tecniche di analisi dei dati, nella modellazione al computer e nella teoria atmosferica fondamentale», aggiunge Kevin Heng.

«Questo studio costituisce un altro tassello nello studio dei pianeti giganti gassosi ultra-caldi, in cui Inaf è impegnato in prima linea», conclude Pino. «Per via della loro elevatissima temperatura (più di 2200 K) che vaporizza anche gli elementi più pesanti come ferro e titanio, rendendoli osservabili nelle loro atmosfere, questi pianeti sono laboratori ideali per le nostre teorie di struttura atmosferica e formazione planetaria. Lo dimostrano il nuovo studio, e anche lavori precedenti a guida di ricercatori Inaf. Lo studio delle atmosfere di questi pianeti ci permette inoltre di sviluppare nuove tecniche osservative che raggiungono precisione sempre migliore, che in futuro utilizzeremo anche per studiare l’atmosfera di pianeti rocciosi nella cosiddetta zona abitabile. Elt Hires, strumento a guida Inaf, avrà tra i suoi obiettivi principali proprio questo».

Per saperne di più:

  • Leggi su Nature Astronomy l’articolo “Titanium oxide and chemical inhomogeneity in the atmosphere of the exoplanet WASP-189 b” di Bibiana Prinoth, H. Jens Hoeijmakers, Daniel Kitzmann, Elin Sandvik, Julia V. Seidel, Monika Lendl, Nicholas W. Borsato, Brian Thorsbro, David R. Anderson, David Barrado, Kateryna Kravchenko, Romain Allart, Vincent Bourrier, Heather M. Cegla, David Ehrenreich, Chloe Fisher, Christophe Lovis, Andrea Guzmán-Mesa, Simon Grimm, Matthew Hooton, Brett M. Morris, Maria Oreshenko, Lorenzo Pino e Kevin Heng