Un team internazionale composto da ricercatori dell'Università di Berna e dell'Università di Ginevra, nonché dal National Centre of Competence in Research (NCCR) PlanetS ha analizzato l'atmosfera di uno dei pianeti più estremi conosciuti in grande dettaglio. I risultati di questo caldo pianeta simile a Giove, che è stato caratterizzato per la prima volta con l'aiuto del telescopio spaziale CHEOPS, possono aiutare gli astronomi a comprendere le complessità di molti altri esopianeti, compresi i pianeti simili alla Terra.
L'atmosfera della Terra non è un involucro uniforme ma è costituita da strati distinti che hanno ciascuno proprietà caratteristiche. Lo strato più basso che si estende dal livello del mare oltre le vette montuose più alte, la troposfera, contiene la maggior parte del vapore acqueo ed è quindi lo strato in cui si verificano la maggior parte dei fenomeni meteorologici. Lo strato sopra di esso, la stratosfera, è quello che contiene il famoso strato di ozono che ci protegge dalle dannose radiazioni ultraviolette del Sole.
In un nuovo studio apparso sulla rivista Nature Astronomy, un team internazionale di ricercatori guidato dall'Università di Lund mostra per la prima volta che l'atmosfera di uno dei pianeti più estremi conosciuti può avere strati altrettanto distinti, anche se con caratteristiche molto diverse.
WASP-189b è un pianeta al di fuori del nostro sistema solare, situato a 322 anni luce dalla Terra. Ampie osservazioni con il telescopio spaziale CHEOPS nel 2020 hanno rivelato, tra le altre cose, che il pianeta è 20 volte più vicino alla sua stella ospite di quanto la Terra sia al Sole e ha una temperatura diurna di 3200 gradi Celsius. Indagini più recenti con lo spettrografo HARPS presso l'Osservatorio di La Silla in Cile, ora per la prima volta, hanno permesso ai ricercatori di dare un'occhiata più da vicino all'atmosfera di questo pianeta simile a Giove.
"Abbiamo misurato la luce proveniente dalla stella ospite del pianeta e che passa attraverso l'atmosfera del pianeta. I gas nella sua atmosfera assorbono parte della luce stellare, simile all'ozono che assorbe parte della luce solare nell'atmosfera terrestre, e quindi lasciano la loro caratteristica "impronta digitale". Con l'aiuto di HARPS, siamo stati in grado di identificare le sostanze corrispondenti", spiega l'autore principale dello studio e dottorando presso l'Università di Lund, Bibiana Prinoth. Secondo i ricercatori, i gas che hanno lasciato le loro impronte digitali nell'atmosfera di WASP-189b includevano ferro, cromo, vanadio, magnesio e manganese.
Una sostanza particolarmente interessante che il team ha trovato è un gas contenente titanio: l'ossido di titanio. Mentre l'ossido di titanio è molto scarso sulla Terra, potrebbe svolgere un ruolo importante nell'atmosfera di WASP-189b, simile a quello dell'ozono nell'atmosfera terrestre. "L'ossido di titanio assorbe le radiazioni a onde corte, come le radiazioni ultraviolette. La sua rilevazione potrebbe quindi indicare uno strato nell'atmosfera di WASP-189b che interagisce con l'irradiazione stellare in modo simile a come lo strato di ozono fa sulla Terra", spiega il coautore dello studio Kevin Heng, professore di astrofisica all'Università di Berna e membro del NCCR PlanetS.
In effetti, i ricercatori hanno trovato indizi di un tale strato e di altri strati sul pianeta ultra-caldo simile a Giove. "Nella nostra analisi, abbiamo visto che le 'impronte digitali' dei diversi gas erano leggermente alterate rispetto alle nostre aspettative. Riteniamo che forti venti e altri processi potrebbero generare queste alterazioni. E poiché le impronte digitali di diversi gas sono state alterate in modi diversi, pensiamo che questo indichi che esistono in strati diversi, in modo simile a come le impronte digitali del vapore acqueo e dell'ozono sulla Terra apparirebbero alterate in modo diverso da lontano, perché si verificano principalmente in diversi strati atmosferici", spiega Prinoth. Questi risultati potrebbero cambiare il modo in cui gli astronomi studiano gli esopianeti.
"In passato, gli astronomi spesso presumevano che le atmosfere degli esopianeti esistessero come uno strato uniforme e cercavano di comprenderlo come tale. Ma i nostri risultati dimostrano che anche le atmosfere di pianeti gassosi giganti intensamente irradiati hanno strutture tridimensionali complesse", sottolinea Jens Hoeijmakers, co-autore dello studio e docente associato senior presso l'Università di Lund.
"Siamo convinti che per essere in grado di comprendere appieno questi e altri tipi di pianeti, compresi quelli più simili alla Terra, dobbiamo considerare la natura tridimensionale delle loro atmosfere. Ciò richiede innovazioni nelle tecniche di analisi dei dati, nella modellazione al computer e nella teoria atmosferica fondamentale", conclude Kevin Heng.