Webb scopre le albe e i tramonti eterni su un mondo lontano

Roma – Le osservazioni del telescopio spaziale James Webb della NASA hanno confermato ciò che i modelli avevano precedentemente previsto: esiste un esopianeta che presenta differenze tra l’atmosfera dell’eterno mattino e quella dell’eterna sera. I risultati dello studio sono stati pubblicati su Nature. Si chiama WASP-39 b, il pianeta gigante con un diametro 1,3 volte superiore a quello di Giove, ma con una massa simile a quella di Saturno, che orbita attorno a una stella distante circa 700 anni luce dalla Terra, che è legato alla sua stella madre da un vincolo laterale. Ciò significa che ha un lato giorno costante e un lato notte costante: un lato del pianeta è sempre esposto alla sua stella, mentre l’altro è sempre avvolto nell’oscurità. Utilizzando il NIRSpec, Near-Infrared Spectrograph, di Webb, gli astronomi hanno confermato una differenza di temperatura tra l’eterno mattino e l’eterna sera su WASP-39 b, con la sera che appare più calda di circa 300 gradi Fahrenheit, circa 200 gradi Celsius. Gli scienziati hanno anche trovato prove di una diversa copertura nuvolosa, con la porzione del pianeta dedicata all’eterno mattino probabilmente più nuvolosa di quella serale. Gli astronomi hanno analizzato lo spettro di trasmissione da 2 a 5 micron di WASP-39 b, una tecnica che studia il terminatore dell’esopianeta, il confine che separa il lato giorno dal lato notte del pianeta. Lo spettro di trasmissione si ottiene confrontando la luce stellare filtrata attraverso l’atmosfera di un pianeta che si muove davanti alla stella, con la luce stellare non filtrata rilevata quando il pianeta si trova accanto alla stella. Facendo questo confronto, i ricercatori possono ottenere informazioni sulla temperatura, sulla composizione e su altre proprietà dell’atmosfera del pianeta. “WASP-39 b è diventato una sorta di pianeta di riferimento per lo studio dell’atmosfera degli esopianeti con Webb”, ha dichiarato Néstor Espinoza, ricercatore di esopianeti presso lo Space Telescope Science Institute e autore principale dello studio. “Ha un’atmosfera gonfia e soffice, quindi il segnale proveniente dalla luce stellare filtrata attraverso l’atmosfera del pianeta è piuttosto forte”, ha continuato Espinoza. Gli spettri Webb dell’atmosfera di WASP-39b pubblicati in precedenza, che hanno rivelato la presenza di anidride carbonica, anidride solforosa, vapore acqueo e sodio, rappresentano l’intero confine tra giorno e notte. Ora, la nuova analisi costruisce due diversi spettri dalla regione del terminatore, dividendo essenzialmente il confine tra giorno e notte in due semicerchi, uno della sera e l’altro del mattino. I dati rivelano che la sera è significativamente più calda, 1.450 gradi Fahrenheit, 800 gradi Celsius, mentre la mattina è relativamente più fresca, 1.150 gradi Fahrenheit, 600 gradi Celsius. “È davvero sorprendente che siamo in grado di distinguere questa piccola differenza, ed è possibile solo grazie alla sensibilità di Webb nelle lunghezze d’onda del vicino infrarosso e ai suoi sensori fotometrici estremamente stabili”, ha detto Espinoza. “Qualsiasi piccolo movimento nello strumento o nell’osservatorio durante la raccolta dei dati avrebbe limitato fortemente la nostra capacità di effettuare questa rilevazione”, ha proseguito Espinoza. “Deve essere straordinariamente preciso, e Webb è proprio così” ha aggiunto Espinoza. Un’ampia modellazione dei dati ottenuti ha permesso ai ricercatori di studiare la struttura dell’atmosfera di WASP-39 b, la copertura nuvolosa e il motivo per cui la sera è più calda. Mentre il lavoro futuro del gruppo di ricerca analizzerà come la copertura nuvolosa può influenzare la temperatura e viceversa, gli astronomi hanno confermato che la circolazione di gas intorno al pianeta è la principale responsabile della differenza di temperatura su WASP-39 b. Su un esopianeta altamente irradiato come WASP-39 b, che orbita relativamente vicino alla sua stella, i ricercatori si aspettano generalmente che il gas si muova mentre il pianeta ruota intorno alla sua stella: il gas più caldo dal lato del giorno dovrebbe spostarsi attraverso la sera verso il lato della notte grazie a una potente corrente a getto equatoriale. Poiché la differenza di temperatura è così estrema, anche la differenza di pressione dell’aria sarebbe significativa, il che a sua volta causerebbe un’elevata velocità del vento. Utilizzando modelli di circolazione generale, modelli tridimensionali simili a quelli utilizzati per prevedere i modelli meteorologici sulla Terra, i ricercatori hanno scoperto che su WASP-39 b i venti prevalenti si muovono probabilmente dal lato notturno attraverso il terminatore mattutino, intorno al lato giorno, attraverso il terminatore serale e poi intorno al lato notte. Di conseguenza, il lato mattutino del terminatore è più freddo di quello serale. In altre parole, il lato del mattino viene investito da venti di aria che si è raffreddata sul lato della notte, mentre la sera viene colpita da venti di aria riscaldata sul lato del giorno. Le ricerche suggeriscono che la velocità del vento su WASP-39 b può raggiungere migliaia chilometri all’ora. “Questa analisi è particolarmente interessante anche perché si ottengono informazioni in 3D sul pianeta che prima non si avevano”, ha evidenziato Espinoza. “Poiché possiamo dire che il bordo serale è più caldo, significa che è un po’ più gonfio”, ha osservato Espinoza. Quindi, in teoria, c’è una piccola mareggiata al terminatore che si avvicina al lato notturno del pianeta”, ha precisato Espinoza. I ricercatori cercheranno ora di utilizzare lo stesso metodo di analisi per studiare le differenze atmosferiche di altre Giove calde bloccate da marea, nell’ambito del Programma 3969 degli Osservatori Generali del Ciclo 2 di Webb. (30Science.com)