Un team internazionale composto da ricercatori dell’Università di Berna e dell’Università di Ginevra e dal Centro nazionale di competenza nella ricerca (NCCR) PlanetS ha analizzato in dettaglio l’atmosfera di uno dei pianeti più estremi conosciuti, scoprendo una complessità sino ad oggi mai considerata.

L’atmosfera terrestre non è un involucro uniforme ma è costituita da strati distinti che hanno ciascuno proprietà caratteristiche. Per esempio, lo strato più basso che si estende dal livello del mare oltre le vette più alte delle montagne – la troposfera – contiene la maggior parte del vapore acqueo ed è quindi lo strato in cui si verificano la maggior parte dei fenomeni meteorologici. Lo strato sovrastante – la stratosfera – è invece quello che contiene il famoso strato di ozono che ci protegge dai dannosi raggi ultravioletti del Sole.

In un nuovo studio apparso sulla rivista Nature Astronomy, un team internazionale di ricercatori guidato dall’Università di Lund ha evidenziato per la prima volta che anche l’atmosfera di uno degli esopianeti più estremi conosciuti può avere strati altrettanto distinti, seppur con caratteristiche diverse.

Rappresentazione artistica di WASP 189b. Credit: Bibiana Prinoth

Un’atmosfera estrema

WASP-189b è un pianeta al di fuori del nostro sistema solare, situato a 322 anni luce dalla Terra. Ampie osservazioni con il telescopio spaziale CHEOPS nel 2020 hanno rivelato, tra le altre cose, che il pianeta è 20 volte più vicino alla sua stella ospite di quanto lo sia la Terra al Sole e ha una temperatura diurna di 3200 C°.

Indagini più recenti con lo spettrografo HARPS all’Osservatorio di La Silla in Cile hanno permesso ai ricercatori di dare finalmente un’occhiata più da vicino all’atmosfera di questo pianeta simile a Giove misurando la luce proveniente dalla stella ospite che passa attraverso l’atmosfera del pianeta.

I gas nella sua atmosfera assorbono parte della luce stellare in modo simile all’ozono che assorbe parte della luce solare nell’atmosfera terrestre e lasciano la loro caratteristica “impronta digitale”. Secondo i ricercatori, i gas che hanno lasciato le impronte nell’atmosfera di WASP-189b includevano ferro, cromo, vanadio, magnesio e manganese.

Uno “strato di ozono” su un pianeta caldissimo?

Una sostanza particolarmente interessante che il team ha trovato è un gas contenente titanio: l’ossido di titanio. Sebbene l’ossido di titanio sia molto scarso sulla Terra, potrebbe svolgere un ruolo importante nell’atmosfera di WASP-189b, simile a quello dell’ozono nell’atmosfera terrestre.

L’ossido di titanio assorbe le radiazioni a onde corte, come le radiazioni ultraviolette. La sua rilevazione potrebbe quindi indicare uno strato nell’atmosfera di WASP-189b che interagisce con l’irradiazione stellare in modo simile a come fa lo strato di ozono sulla Terra.

Nell’analisi le ‘impronte digitali’ dei diversi gas si sono rivelate leggermente alterate rispetto alle aspettative, forse causate da forti venti o altri processi simili che possono generare queste alterazioni. E poiché sono state alterate le impronte digitali di diversi gas, gli scienziati ritengono che questo sia indice che si trovano su strati differenti, in modo simile a come le impronte digitali del vapore acqueo e dell’ozono sulla Terra sembrano alterate se osservate a distanza, perché si verificano principalmente in diversi strati atmosferici.

Questi risultati sono importanti perché possono cambiare il modo in cui gli astronomi studiano gli esopianeti.

Un nuovo metodo di analisi

In passato, gli astronomi spesso presumevano che le atmosfere degli esopianeti esistessero come uno strato uniforme e cercavano di comprenderlo come tale. Ma i risultati dimostrano che anche le atmosfere di pianeti gassosi giganti intensamente irradiati hanno complesse strutture tridimensionali.

Per poter comprendere appieno questi e altri tipi di pianeti, compresi quelli più simili alla Terra, deve essere analizzata la natura tridimensionale delle loro atmosfere. E questo richiederà innovazioni nelle tecniche di analisi dei dati, nella modellazione al computer e nei fondamenti delle teorie atmosferiche.

Riferimenti:

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