👉 Seguici anche sul nostro canale WhatsApp! 🚀
Il telescopio spaziale Webb continua a suggerire nuovi scenari mentre aggiunge indizi ai modelli sulla formazione dei pianeti.
In un nuovo studio, pubblicato su Nature Astronomy, gli scienziati del Max Planck Institute for Astronomy (Mpia) sono stati in grado di formulare ipotesi sull’origine dell’esopianeta Wasp-121b con i dati di Webb; vapore acqueo, monossido di carbonio, monossido di silicio e metano sono stati gli elementi chiave che hanno guidato le nuove teorie. Il rilevamento del metano, in particolare, suggerisce anche la presenza di forti venti verticali sul lato notturno più freddo dell’esopianeta, un processo spesso ignorato nei modelli attuali.
Wasp-121b è un ‘gioviano caldo’, un pianeta gigante che si trova a quasi 900 anni luce dalla Terra nella Costellazione della Poppa. Scoperto nel 2015, e soprannominato Tylos, viene considerato ultra-caldo per la vicinanza alla sua stella Wasp-121. L’esopianeta orbita, infatti, attorno ad essa a una distanza circa il doppio del diametro della stella, in poco più di 30 ore. Il pianeta ha due emisferi distinti: uno sempre rivolto verso la stella madre, con temperature che superano i 3000 gradi Celsius, e un lato sempre buio, dove le temperature scendono fino a 1500 gradi.
Grazie alle elevate temperature del lato diurno, «i materiali refrattari – composti solidi resistenti al calore intenso – esistono come componenti gassose dell’atmosfera del pianeta» ha spiegato Thomas Evans-Soma, astronomo affiliato al Mpia, in Germania, e all’Università di Newcastle, in Australia, primo autore dello studio. Studiando l’abbondanza di composti che evaporano a diverse temperature, gli scienziati hanno potuto formulare ipotesi sulla formazione e l’evoluzione del pianeta. Wasp-121b potrebbe aver accumulato la maggior parte del suo gas in una regione sufficientemente fredda da permettere all’acqua di rimanere congelata, ma sufficientemente calda da permettere al metano di evaporare e di esistere nella sua forma gassosa. Nel nostro Sistema Solare tali condizioni si verificano tra le orbite di Giove e Urano, quindi nelle regioni più esterne del Sistema Solare; Wasp-121b, al contrario, orbita vicino alla sua stella. Ciò suggerisce che, dopo la sua formazione, il pianeta abbia intrapreso un lungo viaggio dalle regioni esterne del sistema planetario fino a quelle più interne.
«L’abbondanza relativa di carbonio, ossigeno e silicio offre spunti su come questo pianeta si è formato e ha acquisito la sua materia» ha detto Evans-Soma. La formazione di un pianeta inizia con particelle di polvere ghiacciata che si uniscono e crescono formando piccole rocce. Queste attraggono il gas e altre particelle, accelerandone la crescita. Il trascinamento del gas circostante fa sì che le rocce in movimento si muovano a spirale verso la stella. Durante la migrazione, i ghiacci in essi incorporati iniziano a evaporare nelle regioni interne più calde del disco. Orbitando attorno alle loro stelle ospiti, questi oggetti primordiali, o planetesimi, potrebbero crescere abbastanza da aprire spazi vuoti rilevanti all’interno del disco protoplanetario. Questo arresta la deriva interna delle piccole rocce e la quantità di ghiaccio assimilato, ma lascia abbastanza gas disponibile per formare un’atmosfera molto ampia.
Nel caso di Wasp-121b, questo sembra essere avvenuto in un punto in cui i blocchi di metano sono evaporati, arricchendo di carbonio il gas fornito dal pianeta. Viceversa, i blocchi d’acqua sono rimasti congelati, bloccando l’ossigeno. Questo spiega perché gli scienziati abbiano osservato un rapporto carbonio-ossigeno più elevato nell’atmosfera del pianeta rispetto a quella della sua stella madre: Wasp-121b ha continuato ad attrarre gas ricco di carbonio, mentre il flusso di blocchi ricchi di ossigeno si è interrotto. Questo ha determinando la composizione finale della sua atmosfera.
Grazie allo spettrografo nel vicino infrarosso di Webb, gli scienziati hanno osservato Wasp-121b lungo tutta la sua orbita attorno alla stella madre, determinando le condizioni e la composizione chimica del lato diurno e di quello notturno del pianeta.
Al variare della temperatura atmosferica, varia anche le quantità delle diverse molecole, come metano e monossido di carbonio. Secondo gli astronomi il gas proveniente dall’emisfero diurno dovrebbe mescolarsi con quello notturno, relativamente freddo, più velocemente di quanto la composizione del gas possa adattarsi alle temperature più basse. Se così fosse, ci si aspetterebbe che l’abbondanza di metano sia trascurabile sul lato notturno, proprio come lo è sul lato diurno. Eppure i dati dimostrano, in modo sorprendente, un’abbondanza di metano sul lato notturno di Wasp-121b.
Per spiegare questo risultato, gli astronomi ipotizzano che il metano debba essere rapidamente reintegrato sul lato notturno per mantenerne l’elevata abbondanza. In che modo? Forti correnti verticali solleverebbero il metano dagli strati atmosferici inferiori, ricchi di questo elemento, grazie alle temperature relativamente basse del lato notturno combinate con l’elevato rapporto carbonio-ossigeno dell’atmosfera. «Questo mette alla prova i modelli dinamici degli esopianeti, che probabilmente dovranno essere adattati per riprodurre il forte rimescolamento verticale che abbiamo scoperto sul lato notturno di Wasp-121b» ha concluso Evans-Soma.
Immagine di copertina: rappresentazione artistica raffigura la fase in cui WASP-121b ha accumulato la maggior parte del suo gas, come dedotto dagli ultimi risultati – Crediti: T. Müller (Mpia/HdA)
