Il team ha ottenuto lo spettro di emissione termica di Wasp-18b misurando la quantità di luce che emette nell’intervallo di lunghezze d’onda dello strumento Niriss Soss 0,85 – 2,8 micron del telescopio Webb, catturando il 65% dell’energia totale emessa dal pianeta. Crediti: Nasa/Jpl-Caltech
Un team internazionale di astronomi ha identificato tracce di vapore acqueo nell’atmosfera dell’esopianeta Wasp-18b e ha realizzato una mappa della temperatura del pianeta durante una eclissi secondaria. Mentre il pianeta scivola dietro alla sua stella, e successivamente riappare dal lato opposto, è infatti possibile rilevare la luce combinata della stella e del pianeta, e affinare le misurazioni solo dalla stella mentre il pianeta si muove dietro di essa.
Wasp-18b è noto per avere un periodo di rivoluzione molto breve, di circa 24 ore, e una massa equivalente a 10 volte quella di Giove, di poco inferiore alla linea di divisione tra pianeti e nane brune. Si trova a circa 3 milioni di chilometri dalla stella, lontana circa 325 anni luce dalla Terra. Così come accade per la Luna rispetto alla Terra, anche Wasp-18b ha un lato “diurno” sempre rivolto verso la sua stella. La mappa della temperatura dell’esopianeta mostra un enorme cambiamento di temperatura – fino a 1.000 gradi – dal punto più caldo di fronte alla stella al terminatore, la linea di demarcazione dove il lato diurno e quello notturno del pianeta si incontrano in un crepuscolo permanente.
«Jwst ci sta dando la sensibilità per creare mappe molto più dettagliate di pianeti giganti caldi come Wasp-18b. Questa è la prima volta che un pianeta è stato mappato con Jwst, ed è davvero emozionante vedere che parte di ciò che i nostri modelli hanno previsto, come un brusco calo della temperatura lontano dal punto del pianeta direttamente di fronte alla stella, è effettivamente osservato nei dati», afferma Megan Mansfield dell’Università dell’Arizona, coautrice dello studio pubblicato su Nature.
Questa infografica spiega come gli astronomi usano i transiti degli esopianeti e le eclissi per saperne di più su questi mondi lontani. Crediti: Nasa/Jpl-Caltech/R. Hurt
Il team ha mappato il gradiente di temperatura attraverso il lato diurno del pianeta e, visto quanto è più freddo al terminatore, c’è probabilmente qualcosa che impedisce ai venti di ridistribuire in modo efficiente il calore verso il lato notturno. Ma cosa sia questo “qualcosa” è ancora un mistero. Una possibilità è che si tratti di un forte campo magnetico, che costringe i venti a soffiare dall’equatore del pianeta verso i poli invece che da est a ovest, come ci si aspetterebbe. I ricercatori hanno anche registrato variazioni di temperatura a diverse altitudini degli strati di atmosfera del gigante gassoso, riscontrando variazioni di centinaia di gradi.
Lo spettro dell’atmosfera del pianeta mostra chiaramente caratteristiche legate alla presenza di acqua, piccole ma misurate con precisione, presenti nonostante le temperature estreme di quasi 2.700 gradi Celsius. La temperatura è così elevata da fare a pezzi la maggior parte delle molecole d’acqua, e riuscire a vedere la sua presenza evidenzia la straordinaria sensibilità di Webb. Le quantità registrate nell’atmosfera di Wasp-18b indicano che il vapore acqueo è presente a varie altezze.
La grande massa dell’esopianeta e la sua vicinanza, sia rispetto alla sua stella sia rispetto alla Terra, ha contribuito a rendere Wasp-18b un obiettivo intrigante: è uno dei mondi più massicci di cui è possibile studiare l’atmosfera.
«Analizzando lo spettro di Wasp-18b, non solo impariamo a conoscere le varie molecole che si possono trovare nella sua atmosfera, ma anche il modo in cui si è formato. Dalle nostre osservazioni scopriamo che la composizione di Wasp-18b è molto simile a quella della sua stella, il che significa che molto probabilmente si è formato dal gas residuo che era presente subito dopo la nascita della stella», spiega Louis-Philippe Coulombe dell’Università di Montréal. «Questi risultati sono molto preziosi per avere un quadro chiaro di come siano nati strani pianeti come Wasp-18b, che non hanno una controparte nel nostro Sistema solare».
«Risulta oramai appurato che l’ampia copertura in lunghezze d’onda e l’elevata precisione spettrale del Jwst offrono molte opportunità per lo studio e la caratterizzazione dettagliata della composizione chimica e dei processi delle atmosfere dei pianeti extrasolari», conclude Luigi Mancini dell’Università di Roma Tor Vergata e associato Inaf. «In questo lavoro, abbiamo dimostrato come le osservazioni di eventi di occultazione (eclissi secondarie) degli esopianeti ad alto segnale-rumore, come nel caso di Wasp-18b, ci consentono di ottenere una mappatura tridimensionale delle loro atmosfere, per mezzo della quale possiamo misurare lo spettro della radiazione termica del lato diurno dei pianeti, oltre alle abbondanze molecolari».
Per saperne di più:
- Leggi su Nature l’articolo “A broadband thermal emission spectrum of the ultra-hot Jupiter WASP-18b” di Louis-Philippe Coulombe, Björn Benneke, Ryan Challener, Anjali A. A. Piette, Lindsey S. Wiser, Megan Mansfield, Ryan J. MacDonald, Hayley Beltz, Adina D. Feinstein, Michael Radica, Arjun B. Savel, Leonardo A. Dos Santos, Jacob L. Bean, Vivien Parmentier, Ian Wong, Emily Rauscher, Thaddeus D. Komacek, Eliza M.-R. Kempton, Xianyu Tan, Mark Hammond, Neil T. Lewis, Michael R. Line, Elspeth K. H. Lee, Hinna Shivkumar, Ian J. M. Crossfield, Matthew C. Nixon, Benjamin V. Rackham, Hannah R. Wakeford, Luis Welbanks, Xi Zhang, Natalie M. Batalha, Zachory K. Berta-Thompson, Quentin Changeat, Jean-Michel Désert, Néstor Espinoza, Jayesh M. Goyal, Joseph Harrington, Heather A. Knutson, Laura Kreidberg, Mercedes López-Morales, Avi Shporer, David K. Sing, Kevin B. Stevenson, Keshav Aggarwal, Eva-Maria Ahrer, Munazza K. Alam, Taylor J. Bell, Jasmina Blecic, Claudio Caceres, Aarynn L. Carter, Sarah L. Casewell, Nicolas Crouzet, Patricio E. Cubillos, Leen Decin, Jonathan J. Fortney, Neale P. Gibson, Kevin Heng, Thomas Henning, Nicolas Iro, Sarah Kendrew, Pierre-Olivier Lagage, Jérémy Leconte, Monika Lendl, Joshua D. Lothringer, Luigi Mancini, Thomas Mikal-Evans, Karan Molaverdikhani, Nikolay K. Nikolov, Kazumasa Ohno, Enric Palle, Caroline Piaulet, Seth Redfield, Pierre-Alexis Roy, Shang-Min Tsai, Olivia Venot & Peter J. Wheatley