Il telescopio spaziale James Webb della NASA ha catturato la prima prova evidente della presenza di anidride carbonica nell’atmosfera di un pianeta al di fuori del sistema solare. L’osservazione di un pianeta gigante gassoso in orbita attorno a una stella simile al Sole, distante 700 anni luce, fornisce importanti indicazioni sulla composizione e sulla formazione del pianeta. La scoperta, accettata per la pubblicazione su Nature, dimostra che in futuro Webb potrebbe essere in grado di rilevare e misurare l’anidride carbonica nelle atmosfere più sottili dei pianeti rocciosi più piccoli.
WASP-39 b è un gigante gassoso caldo con una massa pari a circa un quarto di quella di Giove (più o meno come Saturno) e un diametro 1,3 volte superiore a quello di Giove. La sua estrema gonfiezza è legata in parte alla sua elevata temperatura (circa 1.600 gradi Fahrenheit o 900 gradi Celsius). A differenza dei giganti gassosi più freddi e compatti del nostro sistema solare, WASP-39 b orbita molto vicino alla sua stella – solo un ottavo della distanza tra il Sole e Mercurio – completando un circuito in poco più di quattro giorni terrestri. La scoperta del pianeta, riportata nel 2011, si è basata sui rilevamenti da terra del sottile e periodico oscuramento della luce della sua stella ospite quando il pianeta transita, o passa davanti alla stella.
Il James Webb della NASA rileva l’anidride carbonica nell’atmosfera dell’esopianeta
Osservazioni precedenti effettuate da altri telescopi,. tra cui i telescopi spaziali Hubble e Spitzer della NASA, hanno rivelato la presenza di vapore acqueo,. sodio e potassio nell’atmosfera del pianeta. L’impareggiabile sensibilità all’infrarosso di Webb ha ora confermato la presenza di anidride carbonica anche su questo pianeta. I pianeti in transito come WASP-39 b, le cui orbite vengono osservate di profilo piuttosto che dall’alto,. possono offrire ai ricercatori opportunità ideali per sondare le atmosfere planetarie.
Durante un transito, una parte della luce stellare viene eclissata completamente dal pianeta (causando l’oscuramento generale) e una parte viene trasmessa attraverso l’atmosfera del pianeta. Poiché i diversi gas assorbono diverse combinazioni di colori, i ricercatori possono analizzare le piccole differenze di luminosità della luce .trasmessa attraverso uno spettro di lunghezze d’onda per determinare esattamente di che cosa è fatta un’atmosfera. Con la sua combinazione di atmosfera gassosa e transiti frequenti, WASP-39 b è un bersaglio ideale per la spettroscopia di trasmissione.
Prima chiara rilevazione di anidride carbonica
Per le osservazioni di WASP-39b, il team di ricerca ha utilizzato lo spettrografo nel vicino infrarosso di Webb (NIRSpec). Nello spettro risultante dell’atmosfera dell’esopianeta, una piccola collina tra i 4,1 e i 4,6 micron presenta la prima prova chiara e dettagliata di anidride carbonica mai rilevata in un pianeta al di fuori del sistema solare.
“Non appena i dati sono apparsi sul mio schermo, l’enorme caratteristica dell’anidride carbonica mi ha catturato”, ha affermato Zafar Rustamkulov, studente laureato alla Johns Hopkins University e membro del team JWST Transiting Exoplanet Community Early Release Science, che ha intrapreso questa indagine. “È stato un momento speciale, in cui si è superata una soglia importante nella scienza degli esopianeti”.
Nessun osservatorio ha mai misurato prima d’ora differenze così sottili. nella luminosità di così tanti singoli colori nell’intervallo tra i 3 e i 5,5 micron dello spettro di trasmissione di un esopianeta. L’accesso a questa parte dello spettro è fondamentale per misurare le abbondanze di gas come l’acqua,. il metano e l’anidride carbonica, che si pensa possano esistere in molti tipi diversi di esopianeti.
“Rilevare un segnale così chiaro di anidride carbonica su WASP-39 è di buon auspicio per l’individuazione di atmosfere su pianeti più piccoli e di dimensioni terrestri”, ha dichiarato Natalie Batalha dell’Università della California a Santa Cruz, che guida il team.
Scienza in anteprima
Capire la composizione dell’atmosfera di un pianeta è importante perché ci dice qualcosa sull’origine dello stesso e sulla sua evoluzione.
“Le molecole di anidride carbonica sono traccianti sensibili della storia della formazione dei pianeti”, ha dichiarato Mike Line dell’Arizona State University, un altro membro del team di ricerca. “Misurando questa caratteristica dell’anidride carbonica, possiamo determinare quanto materiale solido e quanto gassoso è stato utilizzato per formare questo pianeta gigante gassoso. Nel prossimo decennio, JWST effettuerà questa misurazione per una serie di pianeti, fornendo informazioni sui dettagli della formazione dei pianeti e sull’unicità del nostro sistema solare”.
L’osservazione del prisma NIRSpec di WASP-39 b è solo una parte di un’indagine più ampia. Ciò comprende osservazioni del pianeta con diversi strumenti Webb. Nonché osservazioni di altri due pianeti in transito. L’indagine, che fa parte del programma Early Release Science,. è stata progettata per fornire alla comunità di ricerca sugli esopianeti dati Webb solidi il prima possibile.
“L’obiettivo è analizzare rapidamente le osservazioni di Early Release Science e sviluppare strumenti open-source da utilizzare per la comunità scientifica”, ha spiegato Vivien Parmentier, co-investigatore dell’Università di Oxford. “Questo permette di ottenere contributi da tutto il mondo e di garantire la migliore scienza possibile dai prossimi decenni di osservazioni”.
Natasha Batalha, coautrice del documento dell’Ames Research Center della NASA, aggiunge che
“I principi guida della scienza aperta della NASA sono al centro del nostro lavoro di Early Release Science, a sostegno di un processo scientifico inclusivo, trasparente e collaborativo”.
