Gli strumenti altamente sensibili del James Webb sono stati puntati verso il "Saturno caldo" WASP-39 b. I risultati hanno mostrato un menu completo di atomi, molecole, segni di chimica attiva e nuvole e persino indicazioni sulla densità della coltre nuvolosa, che sarebbe frammentata piuttosto che compatta.
Questo esopianeta bollente è massiccio quanto Saturno ma si trova in un'orbita molto stretta attorno alla sua stella, più stretta di quella Mercurio attorno al Sole. Si trova a circa 700 anni luce di distanza da noi e, proprio perché abbastanza a portata di mano, era già stato studiato in precedenza da altri telescopi spaziali, tra cui Hubble e Spitzer della NASA, ma le osservazioni precedenti avevano rivelato solo ingredienti isolati, spiega il comunicato.
I nuovi risultati fanno ben sperare per la capacità degli strumenti di Webb di condurre un'ampia gamma di indagini su molti altri tipi di esopianeti, tra cui i pianeti rocciosi più piccoli come quelli del sistema TRAPPIST-1.
Le scoperte sono state dettagliate in una serie di cinque nuovi articoli scientifici, tre dei quali sono in corso di stampa e due sono in fase di revisione. Tra le rivelazioni senza precedenti c'è il primo rilevamento nell'atmosfera di un esopianeta di anidride solforosa (SO2), una molecola prodotta da reazioni chimiche innescate dalla luce ad alta energia proveniente dalla stella madre del pianeta. Sulla Terra, lo strato protettivo di ozono nell'alta atmosfera si crea in modo simile.
Osservato durante un transito
Webb ha osservato WASP-39 b mentre passava davanti alla sua stella madre, permettendo a una parte della luce stellare di filtrare attraverso la sua atmosfera.
Diversi tipi di sostanze chimiche nell'atmosfera assorbono diversi colori dello spettro della luce della stella, quindi i colori mancanti indicano agli astronomi quali molecole sono presenti attorno al pianeta.
Oltre all'anidride solforosa. Webb ha rilevato anche sodio (Na), potassio (K) e vapore acqueo (H2O), a conferma dei precedenti rilevamenti di altri telescopi spaziali e terrestri. Webb ha anche visto l'anidride carbonica (CO2) a una risoluzione più elevata, fornendo il doppio dei dati riportati dalle altre osservazioni. Negli spettri del JWST è presente anche il monossido di carbonio (CO), mentre risultano assenti segni evidenti sia di metano (CH4) che di idrogeno solforato (H2S), che potrebbero avere livelli molto bassi.
Per catturare questo ampio spettro dell'atmosfera di WASP-39 b, un team internazionale di centinaia di persone ha analizzato indipendentemente i dati registrati da quattro delle modalità strumentali finemente calibrate del telescopio Webb.
Mai prima d'ora
"Abbiamo osservato l'esopianeta con più strumenti che, insieme, forniscono un'ampia fascia dello spettro infrarosso e una varietà di impronte chimiche inaccessibili fino a [questa missione]", ha detto Natalie Batalha, astronoma dell'Università della California, Santa Cruz, che ha contribuito e aiutato a coordinare la nuova ricerca. "Dati come questi sono un punto di svolta".
"Questa è la prima volta che vediamo prove concrete di fotochimica - reazioni chimiche avviate dalla luce stellare energetica - su esopianeti", ha affermato Shang-Min Tsai, ricercatore presso l'Università di Oxford nel Regno Unito e autore principale dell'articolo che spiega il origine dell'anidride solforosa nell'atmosfera di WASP-39 b. "Vedo questa come una prospettiva davvero promettente per far progredire la nostra comprensione delle atmosfere degli esopianeti con [questa missione]".
Questi dati dettagliati porteranno anche a una maggiore accuratezza dei modelli e contribuiranno a costruire il know-how tecnologico per interpretare i potenziali segni di abitabilità in futuro.
"I pianeti vengono scolpiti e trasformati orbitando all'interno del bagno di radiazione della stella ospite", ha detto Batalha. "Sulla Terra, queste trasformazioni permettono alla vita di prosperare".
La vicinanza del pianeta alla sua stella ospite, otto volte più vicina di quanto Mercurio sia al nostro Sole, lo rende anche un laboratorio per studiare gli effetti delle radiazioni stellari sui pianeti.
Una migliore conoscenza della connessione stella-pianeta dovrebbe portare a una comprensione più profonda di come questi processi influenzano la diversità di mondi osservata nella Galassia.
"Avevamo previsto ciò che [il telescopio] ci avrebbe mostrato, ma è più preciso, più vario e più bello di quanto credessi effettivamente", ha detto Hannah Wakeford, astrofisica dell'Università di Bristol nel Regno Unito che studia le atmosfere degli esopianeti.
Avere un elenco così completo di ingredienti chimici nell'atmosfera di un esopianeta offre agli scienziati anche un assaggio dell'abbondanza di diversi elementi in relazione tra loro, come i rapporti carbonio-ossigeno o potassio-ossigeno. Ciò, a sua volta, fornisce informazioni su come questo pianeta, e forse altri, si sia formato dal disco di gas e polvere che circondava la stella madre nei suoi anni più giovani.
L'inventario chimico di WASP-39 b suggerisce che il pianeta si è formato da rotture e fusioni di corpi più piccoli chiamati planetesimi.
"L'abbondanza di zolfo [rispetto] all'idrogeno ha indicato che il pianeta ha presumibilmente sperimentato un significativo accrescimento di planetesimi in grado di fornire [questi ingredienti] all'atmosfera", ha affermato Kazumasa Ohno, un ricercatore di esopianeti della UC Santa Cruz che ha lavorato sui dati di Webb. “I dati indicano anche che l'ossigeno è molto più abbondante del carbonio nell'atmosfera. Ciò suggerisce che potenzialmente che WASP-39 b originariamente si è formato lontano dalla stella centrale".
"Saremo in grado di vedere il quadro generale delle atmosfere degli esopianeti", ha affermato Laura Flagg, ricercatrice presso la Cornell University e membro del team internazionale. “È incredibilmente eccitante sapere che tutto verrà riscritto".
GOOGLENEWS
