Il mondo in questione è WASP-39 b situato a circa 700 anni luce dalla Terra nella costellazione della Vergine. Si tratta di un gigante gassoso, massiccio all'incirca quanto Saturno ma 1,3 volte più grande di Giove, già precedentemente osservato con il telescopio spaziale Hubble in lunghezze d'onda ottiche e dall'ormai defunto telescopio spaziale Spitzer in infrarosso. Le osservazioni precedenti hanno rivelato la presenza di vapore acqueo, sodio e potassio nell'atmosfera del pianeta ma solo Webb ha raggiunto un dettaglio tale da vedere anche la firma dell'anidride carbonica. Questa scoperta rivoluzionerà lo studio degli esopianeti e la ricerca dei mondi potenzialmente abitabili.

Lo studio, accettato per la pubblicazione su Nature e pubblicato in anteprima su arXiv, offre prove che in futuro Webb potrebbe essere in grado di rilevare e misurare l'anidride carbonica nelle atmosfere più sottili di pianeti rocciosi più piccoli.

Come è stato studiato WASP-39 b 

A differenza dei giganti gassosi più freddi e compatti del nostro sistema solare, WASP-39 b orbita molto vicino alla sua stella, solo circa un ottavo della distanza tra il Sole e Mercurio, completando un'orbita in poco più di quattro giorni terrestri. Questo fa si che la sua temperatura esterna sia molto elevata (circa 900 gradi Celsius) e l'involucro di gas che lo compone risulti "gonfio". La scoperta del pianeta, riportata nel 2011, è stata effettuata da Terra con il metodo del transito. Con questa tecnica, quando il pianeta passa davanti alla propria stella dal nostro punto di vista, parte della luce stellare viene eclissata dal pianeta causando un oscuramento completo e parte viene filtrata dall'atmosfera del pianeta stesso.

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 un'atmosfera gonfiata e transiti frequenti, WASP-39 b è un bersaglio ideale per questo tipo di spettroscopia.

Crediti: illustrazione: NASA, ESA, CSA, and L. Hustak (STScI); scienza: The JWST Transiting Exoplanet Community Early Release Science Team

Il rilevamento di anidride carbonica

Il team di ricerca ha studiato WASP-39b con il Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec) di Webb. Lo spettro risultante ha mostrato un picco tra 4,1 e 4,6 micron che è una prova chiara e dettagliata dell'anidride carbonica mai rilevata in un pianeta al di fuori del Sistema Solare.
"Non appena i dati sono apparsi sul mio schermo, l'enorme picco di anidride carbonica mi ha catturato", ha detto Zafar Rustamkulov, uno studente laureato della Johns Hopkins University e membro del team JWST Transiting Exoplanet Community Early Release Science, che ha intrapreso questa indagine. "È stato un momento speciale, che ha aperto un varco importante nelle scienze degli esopianeti".

"Nessun osservatorio ha mai misurato differenze così sottili nella luminosità nell'intervallo da 3 a 5,5 micron in uno spettro di trasmissione di un esopianeta prima d'ora", dice la NASA nel comunicato. 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 diversi tipi di esopianeti.

Comprendere la composizione dell'atmosfera di un pianeta è importante perché ci dice qualcosa sull'origine del pianeta e su come si è evoluto. "Le molecole di anidride carbonica sono traccianti sensibili della storia della formazione dei pianeti", ha affermato Mike Line dell'Arizona State University, un altro membro di questo gruppo di ricerca. “Misurando questa caratteristica, possiamo determinare quanto materiale solido rispetto a quello gassoso è stato utilizzato per formare questo pianeta gigante. Nel prossimo decennio, JWST effettuerà questa misurazione per una varietà di pianeti, fornendo informazioni sui dettagli di come si formano altri mondi e sull'unicità del nostro Sistema Solare".

"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", ha affermato Natalie Batalha dell'Università della California a Santa Cruz, che guida il team.

Siamo solo all'inizio

Questa osservazione del 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 fa parte del programma Early Release Science.

"L'obiettivo è analizzare rapidamente le osservazioni di Early Release Science e sviluppare strumenti open source che la comunità scientifica possa utilizzare", ha spiegato Vivien Parmentier, co-ricercatrice dell'Università di Oxford. "Ciò consente contributi da tutto il mondo e garantisce che la migliore scienza possibile uscirà dai prossimi decenni di osservazioni".