Il telescopio spaziale James Webb della NASA ha appena ottenuto un altro primato: un profilo molecolare e chimico dei cieli di un mondo lontano. Mentre Webb e altri telescopi spaziali, tra cui Hubble e Spitzer della NASA, hanno precedentemente rivelato ingredienti isolati dell’atmosfera di questo pianeta bollente, le nuove letture di Webb forniscono un menu completo di atomi, molecole e persino segni di chimica attiva e nuvole. Gli ultimi dati danno anche un indizio di come queste nuvole potrebbero apparire da vicino:
frammentate piuttosto che un’unica coltre uniforme sul pianeta. La gamma di strumenti altamente sensibili del telescopio è stata puntata sull’atmosfera di WASP-39 b, un “Saturno caldo“ (un pianeta massiccio all’incirca quanto Saturno ma in un’orbita più stretta di Mercurio) in orbita attorno a una stella a circa 700 anni luce di distanza. I risultati fanno ben sperare per la capacità degli strumenti di Webb di condurre l’ampia gamma di indagini su tutti i tipi di esopianeti – pianeti attorno ad altre stelle – sperati dalla comunità scientifica. Ciò include sondare le atmosfere di pianeti rocciosi più piccoli come quelli del sistema TRAPPIST-1.
“Abbiamo osservato l’esopianeta con più strumenti che, insieme, forniscono un’ampia fascia dello spettro infrarosso e una panoplia di impronte chimiche inaccessibili fino a [questa missione]”, ha detto Natalie Batalha, astronoma dell’Università della California, Santa Cruz, che contribuito e aiutato a coordinare la nuova ricerca. “Dati come questi sono un punto di svolta”. La serie di scoperte è dettagliata in una serie di cinque nuovi articoli scientifici, tre dei quali sono in corso di stampa e due sono in fase di revisione. Tra le rivelazioni senza precedenti c’è il primo rilevamento nell’atmosfera di un esopianeta di anidride solforosa (SO 2 ), una molecola prodotta da reazioni chimiche innescate dalla luce ad alta energia proveniente dalla stella madre del pianeta. Sulla Terra, lo strato protettivo di ozono nell’alta atmosfera si crea in modo simile.
“Questa è la prima volta che vediamo prove concrete di fotochimica – reazioni chimiche avviate dalla luce stellare energetica – su esopianeti”, ha affermato Shang-Min Tsai, ricercatore presso l’Università di Oxford nel Regno Unito e autore principale dell’articolo che spiega il origine dell’anidride solforosa nell’atmosfera di WASP-39 b. “Vedo questa come una prospettiva davvero promettente per far progredire la nostra comprensione delle atmosfere degli esopianeti con [questa missione].” Ciò ha portato a un altro primato: gli scienziati applicano modelli computerizzati di fotochimica a dati che richiedono una spiegazione completa di tale fisica. I conseguenti miglioramenti nella modellazione contribuiranno a costruire il know-how tecnologico per interpretare i potenziali segni di abitabilità in futuro.
“I pianeti vengono scolpiti e trasformati orbitando all’interno del bagno di radiazione della stella ospite”, ha detto Batalha. “Sulla Terra, queste trasformazioni permettono alla vita di prosperare”. La vicinanza del pianeta alla sua stella ospite, otto volte più vicina di quanto Mercurio sia al nostro Sole, lo rende anche un laboratorio per studiare gli effetti delle radiazioni delle stelle ospiti sugli esopianeti. Una migliore conoscenza della connessione stella-pianeta dovrebbe portare a una comprensione più profonda di come questi processi influenzano la diversità dei pianeti osservati nella galassia. Per vedere la luce di WASP-39 b, Webb ha seguito il pianeta mentre passava davanti alla sua stella, permettendo a parte della luce della stella di filtrare attraverso l’atmosfera del pianeta. Diversi tipi di sostanze chimiche nell’atmosfera assorbono diversi colori dello spettro della luce stellare, quindi i colori mancanti indicano agli astronomi quali molecole sono presenti. Osservando l’universo alla luce infrarossa, Webb può raccogliere impronte chimiche che non possono essere rilevate alla luce visibile.
Altri costituenti atmosferici rilevati dal telescopio Webb includono sodio (Na), potassio (K) e vapore acqueo (H 2 O), confermando le precedenti osservazioni del telescopio spaziale e terrestre e trovando ulteriori impronte digitali dell’acqua, a queste lunghezze d’onda maggiori , che non si sono mai visti prima. Webb ha anche visto l’anidride carbonica (CO 2) a una risoluzione più elevata, fornendo il doppio dei dati riportati dalle sue osservazioni precedenti. Nel frattempo, è stato rilevato il monossido di carbonio (CO), ma dai dati Webb erano assenti segni evidenti sia di metano (CH 4 ) che di idrogeno solforato (H 2 S). Se presenti, queste molecole sono presenti a livelli molto bassi. Per catturare questo ampio spettro dell’atmosfera di WASP-39 b, un team internazionale di centinaia di persone ha analizzato indipendentemente i dati da quattro delle modalità strumentali finemente calibrate del telescopio Webb.
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