Il telescopio spaziale James Webb della NASA ha osservato un pianeta lontano al di fuori del nostro sistema solare – e diverso da qualsiasi cosa in esso – per rivelare quello che è probabilmente un mondo altamente riflettente con un’atmosfera piena di vapore. È lo sguardo più ravvicinato al mondo misterioso, un “mini-Nettuno” che era in gran parte impenetrabile alle osservazioni precedenti. E mentre il pianeta, chiamato GJ 1214 b, è troppo caldo per ospitare oceani di acqua liquida, l’acqua in forma vaporizzata potrebbe ancora essere una parte importante della sua atmosfera.
“Il pianeta è totalmente ricoperto da una sorta di foschia o strato di nuvole”, ha detto Eliza Kempton, ricercatrice presso l’Università del Maryland e autrice principale di un nuovo articolo, pubblicato su Nature, sul pianeta. “L’atmosfera è rimasta totalmente nascosta da noi fino a questa osservazione. Ha notato che, se davvero ricco di acqua, il pianeta avrebbe potuto essere un “mondo acquatico”, con grandi quantità di materiale acquoso e ghiacciato al momento della sua formazione. Per penetrare una barriera così spessa, il team di ricerca ha colto l’occasione con un nuovo approccio: oltre a effettuare l’osservazione standard – catturando la luce della stella ospite che è filtrata attraverso l’atmosfera del pianeta – hanno seguito GJ 1214 b attraverso quasi tutta la sua orbita attorno la stella.
L’osservazione dimostra la potenza del Mid-Infrared Instrument (MIRI) di Webb, che visualizza le lunghezze d’onda della luce al di fuori della parte dello spettro elettromagnetico che gli occhi umani possono vedere. Usando il MIRI, il team di ricerca è stato in grado di creare una sorta di “mappa del calore” del pianeta mentre orbita attorno alla stella. La mappa del calore ha rivelato – poco prima che l’orbita del pianeta lo portasse dietro la stella, e mentre emergeva dall’altra parte – sia il suo lato diurno che quello notturno, svelando i dettagli della composizione dell’atmosfera.
“La capacità di ottenere un’orbita completa è stata davvero fondamentale per capire come il pianeta distribuisce il calore dal lato diurno al lato notturno”, ha detto Kempton. “C’è molto contrasto tra il giorno e la notte. Il lato notturno è più freddo di quello diurno. In effetti, le temperature sono passate da 535 a 326 gradi Fahrenheit (da 279 a 165 gradi Celsius)”. Uno spostamento così grande è possibile solo in un’atmosfera composta da molecole più pesanti, come l’acqua o il metano, che appaiono simili quando osservate dal MIRI. Ciò significa che l’atmosfera di GJ 1214 b non è composta principalmente da molecole di idrogeno più leggere, ha affermato Kempton, il che è un indizio potenzialmente importante per la storia e la formazione del pianeta e forse per il suo inizio acquoso. “Questa non è un’atmosfera primordiale”, ha detto. “Non riflette la composizione della stella ospite attorno alla quale si è formata. Invece, o ha perso molto idrogeno, se è iniziato con un’atmosfera ricca di idrogeno, oppure è stato formato da elementi più pesanti per cominciare – materiale più ghiacciato e ricco di acqua”.
Più fresco del previsto
E mentre il pianeta è caldo per gli standard umani, è molto più freddo del previsto, ha osservato Kempton. Questo perché la sua atmosfera insolitamente brillante, che è stata una sorpresa per i ricercatori, riflette una grande frazione della luce dalla sua stella madre invece di assorbirla e diventare più calda. Le nuove osservazioni potrebbero aprire la porta a una conoscenza più approfondita di un tipo di pianeta avvolto nell’incertezza. I mini-Nettuno – o sub-Nettuno come vengono chiamati nel documento – sono il tipo di pianeta più comune nella galassia, ma misteriosi per noi perché non si trovano nel nostro sistema solare. Le misurazioni finora mostrano che sono sostanzialmente simili, diciamo, a una versione ridotta del nostro Nettuno. Oltre a ciò, si sa poco.
“Negli ultimi dieci anni, l’unica cosa che sapevamo veramente di questo pianeta era che l’atmosfera era nuvolosa o nebbiosa“, ha detto Rob Zellem, un ricercatore di esopianeti che lavora con il coautore e collega ricercatore di esopianeti Tiffany Kataria al Jet Propulsion Laboratory della NASA. nel sud della California. “Questo documento ha implicazioni davvero interessanti per ulteriori interpretazioni dettagliate del clima, per osservare la fisica dettagliata che si verifica all’interno dell’atmosfera di questo pianeta”.
Il nuovo lavoro suggerisce che il pianeta potrebbe essersi formato più lontano dalla sua stella, un tipo noto come nana rossa, per poi evolversi gradualmente verso l’interno fino alla sua orbita attuale e stretta. L’anno del pianeta – un’orbita attorno alla stella – dura solo 1,6 giorni terrestri.
“La spiegazione più semplice, se trovi un pianeta molto ricco di acqua, è che si è formato più lontano dalla stella ospite”, ha detto Kempton. Saranno necessarie ulteriori osservazioni per definire maggiori dettagli su GJ 1214 b così come le storie di formazione di altri pianeti nella classe dei mini-Nettuno. Mentre un’atmosfera acquosa sembra probabile per questo pianeta, è possibile anche una significativa componente di metano. E trarre conclusioni più ampie su come si formano i mini-Nettuno richiederà di osservarne più in profondità.
“Osservando un’intera popolazione di oggetti come questo, si spera di poter costruire una storia coerente”, ha detto Kempton.
Maggiori informazioni sulla missione
Il James Webb Space Telescope è il principale osservatorio di scienze spaziali del mondo. Webb risolverà i misteri nel nostro sistema solare, guarderà oltre i mondi lontani attorno ad altre stelle e sonderà le misteriose strutture e origini del nostro universo e il nostro posto in esso. Webb è un programma internazionale guidato dalla NASA con i suoi partner, ESA (Agenzia spaziale europea) e CSA (Agenzia spaziale canadese). MIRI è stato sviluppato attraverso una partnership 50-50 tra NASA ed ESA. Il Jet Propulsion Laboratory della NASA ha guidato gli sforzi degli Stati Uniti per il MIRI, e un consorzio multinazionale di istituti astronomici europei contribuisce per l’ESA. George Rieke dell’Università dell’Arizona è il capo del team scientifico del MIRI. Gillian Wright è il principale investigatore europeo del MIRI. Alistair Glasse dell’ATC del Regno Unito è lo scienziato dello strumento MIRI e Michael Ressler è lo scienziato del progetto statunitense presso il JPL. Laszlo Tamas con UK ATC gestisce il Consorzio Europeo. Lo sviluppo del criorefrigeratore MIRI è stato guidato e gestito da JPL, in collaborazione con Northrop Grumman a Redondo Beach, in California, e il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland. Caltech gestisce JPL per la NASA.
Per ulteriori informazioni sulla missione Webb, visitare: https://www.nasa.gov/webb
Fonte: https://www.nasa.gov/feature/jpl/nasa-s-webb-takes-closest-look-yet-at-mysterious-planet
