È grande quanto Saturno e caldo come la Terra. E, stando a quanto riportato in uno studio pubblicato nei giorni scorsi su The Astronomical Journal, possiede anche un’atmosfera ricca di metano. Stiamo parlando di Toi-199b, uno dei pochissimi giganti gassosi temperati scoperti finora.
Raffigurazione artistica di un gigante gassoso in orbita attorno alla sua lontana stella ospite. Nello studio, gli astronomi della Penn State e del Jet Propulsion Laboratory hanno utilizzato il telescopio spaziale James Webb della Nasa per analizzare l’atmosfera di un gigante gassoso delle dimensioni di Saturno, ma con temperature simili a quelle terrestri, scoprendo che è ricca di metano. Crediti: NASA/JPL-Caltech
Individuato come candidato esopianeta dal telescopio spaziale Tess nel 2018 e confermato nel 2023, Toi-199b si trova a oltre 300 anni luce da noi e orbita attorno a Toi-199A, la stella principale di un sistema binario, completando un giro in 104 giorni circa.
È molto simile a Saturno per dimensioni: il suo raggio è l’80 per cento di quello di Giove. La massa, però, è decisamente inferiore: appena il 17 per cento di quella gioviana, circa la metà di Saturno. Il pianeta potrebbe possedere un denso nucleo di ghiaccio e roccia avvolto da un esteso involucro di idrogeno ed elio.
Gli astronomi lo classificano come un “eso-saturno temperato”, una categoria di pianeti dalle dimensioni simili a quelle di Saturno ma con temperature intermedie tra quelle dei “gioviani caldi” e dei giganti gassosi del Sistema solare.
A differenza di Giove e Saturno, che orbitano molto lontano dal Sole e presentano temperature di centinaia di gradi sotto lo zero, e dei cosiddetti “gioviani caldi”, esopianeti giganti che possono avere temperature di migliaia di gradi a causa della vicinanza alla loro stella, Toi-199b ha una temperatura atmosferica circa 79 gradi Celsius: elevata per gli standard terrestri, ma decisamente più moderata rispetto a quella dei pianeti giganti più estremi.
Nel nuovo studio, Aaron Bello-Arufe, ricercatore al Jet Propulsion Laboratory (Jpl) della Nasa, e colleghi hanno analizzato per la prima volta l’atmosfera del pianeta, individuando, come accennavamo in apertura, abbondanti quantità di metano.
«Uno dei principali vantaggi dello studio dei pianeti al di fuori del Sistema solare è la possibilità di studiarne molti tipi diversi, soprattutto quelli che non osserviamo nel nostro vicinato cosmico, per comprendere come si formano e si evolvono i sistemi planetari», dice Renyu Hu, ricercatore al Jpl della Nasa e coautore dello studio. «Dalla scoperta del primo esopianeta nel 1992 da parte di un team che includeva Aleksander Wolszczan della Penn State University, gli astronomi ne hanno trovati migliaia, ma solo pochi di essi sono giganti gassosi temperati. Questa è la prima volta che siamo stati in grado di studiare in dettaglio l’atmosfera di uno di essi».
Per caratterizzare Toi-199b, il team ha utilizzato la spettroscopia di trasmissione, una tecnica che consente di raccogliere dettagli sulla composizione chimica dell’atmosfera. Durante il transito del pianeta davanti alla sua stella, una parte della luce stellare ne attraversa l’atmosfera prima di raggiungere il telescopio. Analizzando come questa luce viene assorbita alle diverse lunghezze d’onda, gli astronomi possono identificare le molecole presenti nell’atmosfera.
«Quando un pianeta transita davanti alla sua stella, parte della luce stellare attraversa l’atmosfera del pianeta, interagendo con gli elementi e le molecole di cui è costituita», spiega Bello-Arufe, primo autore dell’articolo. «Durante questo passaggio, specifici elementi assorbono determinate lunghezze d’onda della luce, creando un’impronta digitale nello spettro di luce che il Jwst rileva e che riflette la composizione dell’atmosfera».
Confrontando lo spettro di luce registrato durante il transito con quello di riferimento della stella, gli astronomi possono individuare quali lunghezze d’onda della luce vengono assorbite dall’atmosfera del pianeta, identificando così gli elementi chimici e le molecole presenti.
«Abbiamo osservato che l’atmosfera bloccava le lunghezze d’onda della luce stellare assorbite dal metano», aggiunge Bello-Arufe. «I modelli teorici per lo studio della composizione degli esopianeti giganti gassosi temperati prevedevano la presenza di metano: avere la conferma che le nostre teorie sono corrette è positivo».
Oltre al metano, i ricercatori ritengono che nell’atmosfera di Toi-199b siano presenti anche ammoniaca e anidride carbonica. Le osservazioni suggeriscono inoltre la presenza di tracce di foschia composta da toline, molecole organiche complesse simili a quelle osservate nell’atmosfera di Titano.
Toi-199b ha una temperatura che rappresenta una sorta di ponte tra le popolazioni dei gioviani caldi e dei giganti gassosi del Sistema solare, il che permette di indagare processi chimici atmosferici peculiari, non osservabili nei due estremi, concludono i ricercatori. Osservazioni future ad alta precisione saranno fondamentali per definire meglio parametri come la metallicità atmosferica, il rapporto carbonio-ossigeno e i processi di mescolamento verticale, che potrebbero fornire indizi preziosi sulla sua storia di formazione e sulla dinamica dell’atmosfera. Ulteriori indagini potrebbero inoltre stabilire se le caratteristiche osservate in Toi-199b siano comuni ad altri mondi simili, aprendo una nuova fase nello studio delle atmosfere dei pianeti temperati.
Per saperne di più:
- Leggi su The Astronomical Journal l’articolo “Methane on the Temperate Exo-Saturn TOI-199 b” di Aaron Bello-Arufe, Renyu Hu, Mantas Zilinskas, Jeehyun Yang, Armen Tokadjian, Luis Welbanks, Guangwei Fu, Michael Greklek-McKeon, Mario Damiano, Jonathan Gomez Barrientos