Utilizzando lo strumento canadese NIRISS sul James Webb Space Telescope, il dottorando in astrofisica Louis-Philippe Coulombe ha mappato l’atmosfera dell’intrigante esopianeta WASP-18 b.
C’è un esopianeta intrigante là fuori – 400 anni luce – che è così allettante che gli astronomi lo studiano sin dalla sua scoperta nel 2009. Un’orbita per WASP-18 b attorno alla sua stella che è leggermente più grande del nostro Sole richiede solo 23 ore. Non c’è niente di simile nel nostro Sistema Solare. E ora gli scienziati lo studiano utilizzando i dati raccolti dal James Webb Space Telescope.
C’è un esopianeta intrigante là fuori – 400 anni luce là fuori – che è così allettante che gli astronomi lo stanno studiando sin dalla sua scoperta nel 2009. Un’orbita per WASP-18 b attorno alla sua stella che è leggermente più grande del nostro Sole richiede solo 23 ore. Credito immagine: NASA/JPL-Caltech/K. Miller/IPAC
Un nuovo studio condotto dall’Université de Montréal Ph.D. lo studente Louis-Philippe Coulombe su questo esopianeta, un gigante gassoso ultra caldo 10 volte di più massiccio di Giovebasato sui nuovi dati dello strumento canadese NIRISS sul James Webb Space Telescope (JWST) riserva molte sorprese!
Un team internazionale di astronomi ha identificato il vapore acqueo nell’atmosfera dell’esopianeta WASP-18b e ha realizzato una mappa della temperatura del pianeta mentre scivolava dietro e riappariva dalla sua stella. Questo evento è noto come eclissi secondaria. Gli scienziati possono leggere la luce combinata della stella e del pianeta, quindi affinare le misurazioni solo dalla stella mentre il pianeta si muove dietro di essa.
Questa infografica spiega come gli astronomi usano i transiti degli esopianeti e le eclissi per saperne di più su questi mondi distanti. Credito immagine: NASA/JPL-Caltech/R. Male
Lo stesso lato, noto come lato diurno, di WASP-18 b è sempre rivolto verso la sua stella, proprio come lo stesso lato della Luna è sempre rivolto verso la Terra. Questo è chiamato blocco delle maree.
La mappa della temperatura, o luminosità, dell’esopianeta mostra un enorme cambiamento di temperatura – fino a 1.000 gradi – dal punto più caldo di fronte alla stella al terminatore, dove i lati giorno e notte del pianeta bloccato dalle maree si incontrano in un crepuscolo permanente.
“Il telescopio James Webb Stace ci sta dando la sensibilità per creare mappe molto più dettagliate di pianeti giganti caldi come WASP-18 b che mai. Questa è la prima volta che un pianeta viene mappato con JWST. È davvero emozionante vedere che parte di ciò che i nostri modelli hanno previsto, come un brusco calo della temperatura lontano dal punto del pianeta direttamente di fronte alla stella, è effettivamente visto nei dati! ha detto Megan Mansfield, Sagan Fellow presso l’Università dell’Arizona, e uno degli autori dell’articolo che descrive i risultati.
Il team ha mappato i gradienti di temperatura attraverso il lato diurno del pianeta. Dato quanto è più freddo il pianeta al terminatore, c’è probabilmente qualcosa che impedisce ai venti di ridistribuire in modo efficiente il calore verso il lato notturno. Ma ciò che sta influenzando i venti è ancora un mistero.
“La mappa della luminosità di WASP-18 b mostra una mancanza di venti est-ovest che è meglio abbinata ai modelli con resistenza atmosferica. Una possibile spiegazione è che questo pianeta abbia un forte campo magnetico, il che sarebbe una scoperta entusiasmante!” ha detto il coautore Ryan Challenger, dell’Università del Michigan.
Un’interpretazione della mappa dell’eclissi è che gli effetti magnetici costringono i venti a soffiare dall’equatore del pianeta sopra il polo nord e giù sopra il polo sud, invece che da est a ovest, come altrimenti ci aspetteremmo.
I ricercatori hanno registrato cambiamenti di temperatura a diverse altezze degli strati di atmosfera del pianeta gigante gassoso. Hanno visto le temperature aumentare con l’elevazione, variando di centinaia di gradi.
Segni di vapore acqueo
Lo spettro dell’atmosfera del pianeta mostra chiaramente molteplici giochi d’acqua piccoli ma misurati con precisione, presenti nonostante le temperature estreme di quasi 2.700 gradi Celsius.
È così caldo che farebbe a pezzi la maggior parte delle molecole d’acqua, quindi vedere ancora la sua presenza parla della straordinaria sensibilità di Webb nel rilevare l’acqua rimanente. Le quantità registrate nell’atmosfera di WASP-18 b indicano che il vapore acqueo è presente a varie altezze.
Il team ha ottenuto lo spettro di emissione termica di WASP-18 b misurando la quantità di luce che emette nell’intervallo di lunghezza d’onda NIRISS SOSS 0,85 – 2,8 micron del telescopio Webb, catturando il 65% dell’energia totale emessa dal pianeta. WASP-18 b è così caldo sul lato diurno di questo pianeta bloccato dalle maree che le molecole d’acqua verrebbero vaporizzate. Webb ha osservato direttamente il vapore acqueo sul pianeta anche in quantità relativamente piccole, indicando la sensibilità dell’osservatorio. Credito immagine: NASA/JPL-Caltech/R. Male
“È stata una bella sensazione guardare per la prima volta lo spettro di Webb di WASP-18 b e vedere la firma sottile ma misurata con precisione dell’acqua”, ha affermato Louis-Philippe Coulombe, Ph.D. studente presso l’Université de Montréal, membro del Trottier Institute for Research on Exoplanets (iREx) e autore principale del documento WASP-18 b.
“Utilizzando questo tipo di misurazioni, saremo in grado di rilevare tali molecole per un’ampia gamma di pianeti negli anni a venire!”, ha aggiunto Björn Benneke, professore di UdeM, membro di iREx e coautore di questo documento. Benneke è il dottorato di ricerca di Coulombe. consulente e ha guidato gli sforzi mondiali per studiare WASP-18 b dal 2016.
Il lavoro dello strumento NIRISS di Webb e degli scienziati all’inizio della carriera
Il team di astronomi ha osservato WASP-18 b per circa sei ore utilizzando uno degli strumenti di Webb, il Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph (NIRISS), fornito dall’Agenzia spaziale canadese e da diversi partner tra cui l’Université de Montréal e iREx.
”Poiché le caratteristiche dell’acqua in questo spettro sono così sottili, erano difficili da identificare nelle osservazioni precedenti. Ciò ha reso davvero emozionante vedere finalmente i giochi d’acqua con queste osservazioni del JWST”, ha affermato Anjali Piette, borsista post-dottorato presso la Carnegie Institution for Science e uno degli autori della nuova ricerca.
Le osservazioni NIRISS WASP-18 b di Webb sono state raccolte nell’ambito del Transiting Exoplanet Community Early Release Science Program guidato da Natalie Batalha, un’astronoma dell’Università della California, Santa Cruz, che ha contribuito a coordinare la nuova ricerca e gli oltre cento ricercatori nella squadra. Gran parte di questo lavoro rivoluzionario viene svolto da scienziati all’inizio della carriera come Coulombe, Challener, Piette e Mansfield.
La vicinanza, sia alla sua stella che a noi, ha contribuito a rendere WASP-18 b un obiettivo così intrigante per questi scienziati, così come la sua grande massa. WASP-18 b è uno dei mondi più massicci di cui possiamo indagare le atmosfere.
Gli astronomi si sforzano di capire come si formano tali pianeti e come si trovano dove si trovano nei loro sistemi. Anche questo ha alcune prime risposte da Webb.
“Analizzando lo spettro di WASP-18 b, apprendiamo le varie molecole che si possono trovare nella sua atmosfera e come si è formata. Scopriamo dalle nostre osservazioni che la composizione di WASP-18 b è molto simile a quella della sua stella, il che significa che molto probabilmente si è formata dal gas residuo che era presente subito dopo la nascita della stella”, ha detto Coulombe.
“Questi risultati sono molto preziosi per avere un quadro chiaro di come esistano strani pianeti come WASP-18 b, che non hanno una controparte nel nostro Sistema Solare”.
Fonte: Università di Montréal
Da un’altra testata giornalistica. news de www.technology.org
