MISURATE RAFFICHE FINO A 18MILA KM/H. LO STUDIO SU NATURE ASTRONOMY

Là dove piovono gocce di zaffiro e rubino

Svelato per la prima volta in dettaglio il volto oscuro dell’atmosfera di un gioviano caldo: il lato notturno dell’esopianeta Wasp-121b, un mondo a 850 anni luce da noi, probabilmente ospita nubi di ferro, titanio e corindone, ed è battuto da venti che fanno impallidire quelli terrestri. È quanto emerge dai dati raccolti nel corso di due campagne osservative dal telescopio spaziale Hubble

     21/02/2022
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Rappresentazione artistica di Wasp-121b. Crediti: Mikal Evans

Mentre Webb continua a prepararsi e ad affinare i suoi strumenti in vista del grande debutto scientifico, Hubble sembra non avere alcuna intenzione di uscire di scena, anzi. Lo studio più recente condotto grazie ai dati raccolti con lo spettrografo infrarosso abbinato alla sua impareggiabile Wide Field Camera 3 nel 2018 e nel 2019, pubblicato oggi su Nature Astronomy, descrive con dovizia di particolari l’incredibile atmosfera di un mondo a 850 anni luce da noi. Un’atmosfera, come vedremo, che esotica è dir poco: nubi di ferro e piogge di titanio, con eventuali gocce di pietre preziose.

L’infernale mondo alieno, scoperto nel 2015, si chiama Wasp-121b. È un cosiddetto gioviano caldo, nel senso che ha un diametro paragonabile a quello di Giove (in realtà è poco meno del doppio) ma, a differenza del freddo gigante del Sistema solare, orbita vicinissimo alla sua stella – Wasp-121. La prima conseguenza è che un anno, là su Wasp-121b, dura pochissimo: appena 30 ore. La seconda è che la temperatura è bollente: attorno ai 2500-3000 gradi, scrivevamo poco più d’un anno fa.

Ma ancor più della temperatura in sé su Wasp-121b a essere estrema è l’escursione termica fra il giorno e la notte. Già, perché se dal punto di vista delle dimensioni assomiglia Giove, dal punto di vista dell’orientamento verso la sua stella si comporta come la Luna verso la Terra: le rivolge sempre la stessa faccia. In altre parole, su un lato del pianeta è sempre giorno, sull’altro è sempre notte. Questa caratteristica – il cui termine tecnico è rotazione sincrona – e la prossimità alla stella danno origine a un cocktail micidiale. Un cocktail ora svelato in dettaglio dalle osservazioni spettrali delle righe dell’acqua nell’atmosfera del pianeta, rilevate a diverse altitudini, condotte nel corso di due rivoluzioni complete di Wasp-121b attorno alla sua stella – dunque sia sul lato notturno che su quello diurno – rispettivamente fra il 12 e il 13 marzo 20128 e fra il 3 e il 4 febbraio 2019.

«Stiamo andando oltre il semplice scattare istantanee isolate di regioni specifiche dell’atmosfera degli esopianeti: riusciamo finalmente a studiarle come quei sistemi in tre dimensioni che in realtà sono», dice a questo proposito il primo autore dello studio, Thomas Mikal-Evans, ricercatore postdoc al Kavli Institute for Astrophysics and Space del Massachusetts Institute of Technology.

L’escursione termica, dicevamo. Sul lato diurno le temperature salgono dai 2500 kelvin dei livelli più profondi ai 3500 kelvin degli strati più alti dell’atmosfera. Su quello notturno, al contrario, man mano che si sale di quota la temperatura scende, passando dai 1800 ai 1500 kelvin. Dunque un’escursione termica fra il giorno e la notte che in alta quota raggiunge i duemila gradi.

Osservando attentamente nei dati, Mikal-Evans e colleghi hanno poi notato un’apparente anomalia: la longitudine in cui l’atmosfera è più calda non è, come sarebbe logico supporre, quella esattamente di fronte alla stella – dove si trova il cosiddetto substellar point, il punto in cui la stella è allo zenit – ma è spostata verso est, di circa 9 gradi. La spiegazione sta nell’impressionante velocità del vento, che può soffiare fino a 5 km/s, vale a dire 18mila km/h. Talmente veloce, spiega Mikal-Evans, che «il gas si riscalda nel punto substellare, ma viene espulso verso est prima che possa irradiare nuovamente nello spazio».

Se un vento che sfiora Mach 15 è qualcosa di inconcepibile, altrettanto difficile da immaginare è quel che lassù accade al ciclo dell’acqua. Da noi, sulla Terra, le molecole d’acqua si limitano a cambiamenti di stato. Sul lato diurno di Wasp-121b il calore è tale che le molecole vengono letteralmente smembrate, ed è solo quando transitano verso le temperature più “miti” del lato notturno che gli atomi d’idrogeno e d’ossigeno possono ricombinarsi fra loro.

E sempre restando al lato notturno, quello perennemente rivolto verso lo spazio esterno, le righe misurate dallo spettrografo di Hubble mostrano come nel suo cielo aleggino inquietanti nubi di ferro, titanio e corindone – il cristallo d’ossido d’alluminio del quale sono fatti zaffiri e rubini. Nubi che dirigendosi verso il lato diurno evaporano. E nella fase di transizione pare possano verificarsi piovaschi di “gemme liquide”.

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