Per la prima volta, grazie al James Webb, è stata rilevata una quantità significativa di anidride carbonica sull’esopianeta WASP-39b.

l telescopio spaziale James Webb della NASA ha catturato la prima chiara evidenza di anidride carbonica nell’atmosfera di un pianeta al di fuori del sistema solare. Questa osservazione di un esopianeta gigante gassoso in orbita attorno a una stella simile al Sole, situato a 700 anni luce di distanza da noi, ha fornito importanti spunti sulla composizione e formazione del pianeta.

La scoperta, di prossima pubblicazione su Nature, offre la prova che in futuro il James Webb potrebbe essere in grado di rilevare e misurare l’anidride carbonica nelle atmosfere più sottili di pianeti rocciosi più piccoli.

L’analisi dello spettro dell’atmosfera di WASP-96 b catturato dal James Webb. Credits: credit: NASA, ESA, CSA, and STScI

Le caratteristiche di WASP-39b

WASP-39 b è un gigante gassoso caldo con una massa di circa un quarto di quella di Giove (più o meno la stessa di Saturno) e un diametro 1,3 volte maggiore di Giove. Il suo gonfiore estremo è correlato in parte alla sua temperatura elevata di 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 – a solo un ottavo della distanza tra il Sole e Mercurio – completando un’orbita in poco più di quattro giorni terrestri.

La scoperta del pianeta, riportata nel 2011, è stata effettuata sulla base di rilevamenti a terra per la sottile e periodica attenuazione della luce proveniente dalla sua stella mentre il pianeta gli transita davanti. Precedenti osservazioni da altri telescopi, inclusi i telescopi spaziali Hubble e Spitzer della NASA, hanno rivelato la presenza di vapore acqueo, sodio e potassio nell’atmosfera del pianeta.

Ora l’impareggiabile sensibilità agli infrarossi del James Webb ha confermato la presenza di anidride carbonica anche su questo pianeta. 

Il primo chiaro rilevamento di anidride carbonica

Pianeti in transito come WASP-39 b, le cui orbite sono osservate di taglio anziché dall’alto, possono fornire ai ricercatori opportunità ideali per sondare le atmosfere planetarie. Durante un transito, parte della luce stellare viene eclissata completamente dal pianeta (causando l’oscuramento generale) e parte viene trasmessa attraverso l’atmosfera del pianeta. 

Poiché gas diversi assorbono diverse combinazioni di colori, i ricercatori possono analizzare piccole differenze di luminosità della luce trasmessa su uno spettro di lunghezze d’onda per determinare esattamente di cosa è fatta un’atmosfera. Con la sua combinazione di atmosfera gonfia e transiti frequenti, WASP-39 b è stato un bersaglio ideale per la spettroscopia. 

Il team di ricerca ha utilizzato lo spettrografo nel vicino infrarosso del James Webb (NIRSpec) per le osservazioni di WASP-39 b. Lo spettro risultante dell’atmosfera dell’esopianeta, in una piccola curva tra 4,1 e 4,6 micron, presenta la prima prova chiara e dettagliata dell’anidride carbonica mai rilevata in un pianeta al di fuori del sistema solare

Rappresentazione artistica di WASP-39b e della sua stella. Credits: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)

Nessun osservatorio ha mai misurato differenze così sottili nella luminosità di così tanti singoli colori nell’intervallo da 3 a 5,5 micron in uno spettro di trasmissione di un esopianeta prima d’ora. L’accesso a questa parte dello spettro è fondamentale per misurare le abbondanze di gas come acqua e metano, nonché l’anidride carbonica, che si pensa esistano in molti tipi di esopianeti. 

Rilevare un segnale così chiaro di anidride carbonica su WASP-39 b fa ben sperare per il rilevamento di atmosfere su pianeti più piccoli di dimensioni terrestri. Comprendere la composizione dell’atmosfera di un pianeta è importante perché ci dice qualcosa sull’origine del pianeta e su come si è evoluto.

Questa osservazione del prisma NIRSpec di WASP-39 b è solo una parte di un’indagine più ampia che include osservazioni del pianeta utilizzando più 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 dei solidi dati Webb il più velocemente possibile. 

Riferimenti: JWST

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