Scoprire gli elementi più pesanti mai trovati nell’atmosfera di pianeti extrasolari
Esplorando i pianeti in orbita attorno a stelle al di fuori del nostro Sistema solare, gli scienziati sostenuti dai progetti SPICE DUNE e FOUR ACES, finanziati dall’UE, hanno fatto una scoperta inaspettata. Nelle atmosfere di due giganti gassosi hanno trovato il bario, ovvero il più pesante elemento mai trovato nell’atmosfera di un pianeta extrasolare. Il loro studio è stato pubblicato sulla rivista «Astronomy & Astrophysics». «In un certo senso si è trattato di una scoperta accidentale», afferma in un articolo pubblicato sul sito web dell’«Osservatorio europeo meridionale (ESO)» il primo autore dello studio, il dottorando Tomás Azevedo Silva dell’Università di Porto, in Portogallo. «Non ci aspettavamo di scoprire il bario né lo stavamo specificamente cercando ed è stato necessario svolgere una verifica incrociata sul fatto che provenisse effettivamente dal pianeta, poiché non era mai stato osservato prima in un pianeta extrasolare.» Il bario è stato scoperto a quote elevate nelle atmosfere dei giganti gassosi WASP-76b e WASP-121b. I due pianeti extrasolari sono chiamati anche pianeti gioviani ultra-caldi, un nome attribuito a pianeti di grandi dimensioni come Giove che orbitano molto vicino alle proprie stelle. Questa vicinanza fa sì che WASP-76b e WASP-121b impieghino meno di 2 giorni per orbitare attorno alle rispettive stelle e inoltre conferisce loro una temperatura di equilibrio rovente, superiore a 2 000 ℃.
Più pesante del ferro
Tali temperature estreme, abbastanza elevate da vaporizzare i metalli, forniscono a questi pianeti caratteristiche straordinarie, quali la pioggia di ferro, evento che si sospetta possa verificarsi su WASP-76b. Uno studio del 2020, in parte sostenuto da FOUR ACES, ha scoperto che quando il vapore di ferro viene trasportato da forti venti verso ambienti più freddi del lato in ombra, si condensa in goccioline di ferro. Tuttavia, nonostante questa sorprendente scoperta, gli astrofisici si sono sorpresi nel trovare un elemento 2,5 volte più pesante del ferro negli strati superiori delle atmosfere di WASP-76b e WASP-121b. «Data l’elevata gravità dei pianeti, ci aspetteremmo che elementi pesanti come il bario cadano rapidamente negli strati inferiori dell’atmosfera», spiega il coautore il dott. Olivier Demangeon, anch’egli dell’Università di Porto, nello stesso articolo. L’osservazione dei pianeti gioviani ultra-caldi fornisce agli scienziati informazioni preziose sulle atmosfere dei pianeti extrasolari. «Poiché le loro atmosfere sono gassose e calde, sono molto estese e quindi più facili da osservare e studiare rispetto a quelle di pianeti più piccoli o freddi», spiega Demangeon. Per ottenere i risultati previsti, il team di ricerca si è avvalso dello spettrografo Echelle per pianeti extrasolari rocciosi e osservazioni spettroscopiche stabili del Very Large Telescope dell’ESO, nel nord del Cile. Il fatto che il bario sia stato rilevato in entrambi i pianeti potrebbe indicare la comune presenza di questo elemento pesante nelle atmosfere dei pianeti gioviani ultra-caldi. Ma quale processo naturale potrebbe dare origine al ritrovamento del bario a una quota così elevata? Come nota Azevedo Silva, l’esistenza di questo elemento appare «sconcertante e controintuitiva». Al momento, i ricercatori non sono certi dei meccanismi coinvolti. SPICE DUNE (A SpectroPhotometric Inquiry of Close-in Exoplanets around the Desert to Understand their Nature and Evolution) si concluderà nel 2026. FOUR ACES (Future of upper atmospheric characterisation of exoplanets with spectroscopy) terminerà nel 2023. Per ulteriori informazioni, consultare: progetto SPICE DUNE pagina web del progetto FOUR ACES
Parole chiave
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