WASP-96b, le stupende prime immagini a colori, un esopianeta e la sua atmosfera con acqua e nuvole, by Telescopio Spaziale James Webb!

NEWS SPAZIO :- Ecco il 2° appuntamento dedicato all'approfondimento delle prime spettacolari immagini a colori realizzate dal telescopio spaziale James Webb. L'immagine di cui parliamo in questo post è quella relativa ad un esopianeta, un pianeta che orbita intorno ad una stella lontana simile al nostro Sole.

Si tratta di WASP-96b, un pianeta gigante gassoso e caldo, e Webb ha trovato nella sua atmosfera la presenza di acqua! Inoltre ha individuato prove della presenza di nuvole e foschia.

Lo stiamo ripetendo un po' tutti in questi giorni, questa osservazione è la più dettagliata del suo genere ed ha rilevato la presenza di specifiche molecole di gas in base a minuscole diminuzioni della luminosità di ben precisi colori della luce.

   

Il confronto con il telescopio spaziale Hubble sembra essere inevitabile, ed anch'esso ha analizzato numerose atmosfere di esopianeti negli ultimi due decenni, catturando il primo chiaro rilevamento dell'acqua nel 2013. Con Webb tuttavia possiamo compiere un gigantesco balzo in avanti nella ricerca per caratterizzare pianeti potenzialmente abitabili oltre la Terra.

WASP-96 b è uno degli oltre 5.000 esopianeti confermati presenti nella Via Lattea. Situato a circa 1.150 anni luce di distanza da noi nella costellazione della Fenice, è un gigante gassoso, di un tipo però che non ha analoghi diretti nel nostro sistema solare. Con una massa inferiore alla metà di quella di Giove ed un diametro 1,2 volte maggiore, WASP-96 b è molto più "gonfio" di qualsiasi pianeta in orbita attorno al nostro Sole. E con una temperatura superiore a 537 °C (1000 °F), è significativamente più caldo.

WASP-96 b orbita estremamente vicino alla sua stella, a solo un nono della distanza tra Mercurio e il Sole, completando un'orbita ogni 3 giorni e mezzo (terrestri). La combinazione di grandi dimensioni, breve periodo orbitale, atmosfera gonfia e mancanza di luce contaminante da oggetti vicini nel cielo, rende WASP-96 b un bersaglio ideale per le osservazioni atmosferiche.

Il 21 giugno scorso, lo spettrografo NIRISS (Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph) di Webb ha misurato la luce del sistema WASP-96 per 6,4 ore mentre il pianeta si muoveva attraverso la stella. Il risultato è una curva di luce che mostra l'attenuazione complessiva della luce stellare durante il transito, ed uno spettro di trasmissione che rivela il cambiamento di luminosità delle singole lunghezze d'onda della luce infrarossa tra 0,6 e 2,8 micron.

Mentre la curva di luce conferma le proprietà del pianeta che erano già state determinate da altre osservazioni - l'esistenza, le dimensioni e la sua orbita - lo spettro di trasmissione rivela dettagli precedentemente nascosti dell'atmosfera, e tra questi la firma inequivocabile dell'acqua, indicazioni di foschia, e prove della presenza di nuvole che si pensava non esistessero (sulla base di osservazioni precedenti).

Uno spettro di trasmissione viene creato confrontando la luce stellare filtrata attraverso l'atmosfera di un pianeta mentre si sposta attraverso la stella con la luce stellare non filtrata rilevata quando il pianeta è a fianco alla stella. I ricercatori sono in grado di rilevare e misurare le abbondanze di gas chiave nell'atmosfera di un pianeta in base proprio al modello di assorbimento, cioè le posizioni e le altezze dei picchi sul grafico. Si tratta di qualcosa di molto simile alle nostre impronte digitali. Sequenze di DNA, atomi e molecole hanno modelli caratteristici di lunghezze d'onda che assorbono.

Lo spettro di WASP-96 b catturato da NIRISS non è solo lo spettro di trasmissione nella banda near-infrared più dettagliato di sempre dell'atmosfera di un esopianeta. Esso copre anche una gamma notevolmente ampia di lunghezze d'onda, inclusa la luce rossa visibile ed una parte dello spettro che in precedenza non era accessibile ad altri telescopi (lunghezze d'onda superiori a 1,6 micron). Questa parte dello spettro è particolarmente sensibile all'acqua e ad altre molecole importanti come l'ossigeno, il metano e l'anidride carbonica, che non sono immediatamente evidenti nello spettro WASP-96 b ma che però si spera di rilevare in altri esopianeti che sono già stati pianificati per l'osservazione da Webb.

Gli scienziati saranno in grado di utilizzare lo spettro per misurare la quantità di vapore acqueo presente nell'atmosfera, per limitare la presenza di vari elementi come carbonio ed ossigeno e per stimare la temperatura dell'atmosfera in profondità. E queste informazioni possono portare a fare inferenze sulla composizione generale del pianeta, nonché su come, quando e dove si è formato.

Guardate l'immagine in cima al post. La linea blu sul grafico rappresenta un modello che meglio si adatta ai dati registrati, alle proprietà note sia di WASP-96 b che della sua stella (ad esempio dimensioni, massa, temperatura) ed alle caratteristiche presunte dell'atmosfera. Gli eccezionali dettagli e la chiarezza di queste misurazioni sono possibili grazie alle straordinarie capacità di Webb. I suoi spettrografi di precisione diffondono la luce in arcobaleni di migliaia di colori ad infrarossi. Ed i suoi sensibili rivelatori a infrarossi sono in grado di misurare differenze di luminosità estremamente sottili.

NIRISS è in grado di rilevare differenze di colore di appena un millesimo di micron e differenze nella luminosità tra quei colori di poche centinaia di parti per milione. Per confronto la differenza tra i colori verde e giallo è di circa 50 millesimi di micron.

Inoltre, l'estrema stabilità di Webb e la sua posizione orbitale intorno al punto di Lagrange L2 offrono una visione ininterrotta, ed i dati possono essere analizzati piuttosto rapidamente.

Lo spettro straordinariamente dettagliato, realizzato analizzando simultaneamente 280 spettri individuali catturati durante l'osservazione, è estremamente importante per la ricerca sugli esopianeti. Nel prossimo anno, i ricercatori utilizzeranno la spettroscopia per analizzare le superfici e le atmosfere di diverse dozzine di esopianeti, da piccoli pianeti rocciosi a giganti ricchi di gas e ghiaccio. Quasi un quarto del tempo di osservazione del primo anno di attività di Webb (Ciclo 1) è dedicato allo studio degli esopianeti e dei materiali che li formano.

Stay tuned per gli approfondimenti sulle prossime immagini.

Immagini, credit NASA, ESA, CSA e STScI.

Fonte dati, NASA.