L’esopianeta TRAPPIST-1b, di dimensioni terrestri, non mostra alcun segno di atmosfera, secondo le osservazioni del JWST riportate su Nature. Tutti i pianeti del sistema TRAPPIST-1 sono stati osservati con la tecnica della spettroscopia di trasmissione utilizzando i telescopi spaziali Hubble e Spitzer, ma non sono state rilevate caratteristiche atmosferiche. TRAPPIST-1b è il pianeta più vicino alla stella nana M del sistema e riceve un’irradiazione quattro volte superiore a quella che la Terra riceve dal Sole. Questa quantità relativamente elevata di riscaldamento stellare suggerisce che le emissioni termiche di TRAPPIST-1b possono essere misurabili, il che potrebbe far luce sull’atmosfera del pianeta.
I ricercatori hanno utilizzato lo strumento JWST Mid-Infrared Instrument (MIRI), in grado di osservare la radiazione a media e lunga lunghezza d’onda, per valutare l’emissione termica di TRAPPIST-1b. Gli autori hanno rilevato l’eclissi secondaria del pianeta (quando TRAPPIST-1b passa dietro la stella nana M) e hanno misurato la temperatura del lato giorno del pianeta e le sue proprietà atmosferiche. Secondo gli autori, l’interpretazione più semplice delle loro scoperte è che l’atmosfera planetaria è scarsa o inesistente e non ridistribuisce le radiazioni della stella ospite, mentre l’assorbimento atmosferico da parte dell’anidride carbonica o di altre specie è quasi inesistente. Questo probabilmente perché TRAPPIST-1b assorbe quasi tutta l’irradiazione della stella nana M e non ha un’atmosfera ad alta pressione.
Trappist-1b
All’inizio del 2017, gli astronomi hanno reso nota la scoperta di sette pianeti rocciosi che orbitano attorno a una stella nana rossa ultrafredda (o nana M) a 40 anni luce dalla Terra. L’aspetto notevole dei pianeti è la loro somiglianza in termini di dimensioni e massa con i pianeti rocciosi interni del nostro sistema solare. Sebbene orbitino tutti molto più vicini alla loro stella di quanto i nostri pianeti orbitino intorno al Sole – tutti potrebbero rientrare comodamente nell’orbita di Mercurio – ricevono quantità comparabili di energia dalla loro piccola stella.
TRAPPIST-1 b, il pianeta più interno, ha una distanza orbitale pari a circa un centesimo di quella della Terra e riceve una quantità di energia quattro volte superiore a quella che la Terra riceve dal Sole. Sebbene non si trovi all’interno della zona abitabile del sistema, le osservazioni del pianeta possono fornire importanti informazioni sui pianeti fratelli e su quelli di altri sistemi di nane M. “Nella Via Lattea ci sono dieci volte più stelle come il Sole e la loro probabilità di avere pianeti rocciosi è doppia rispetto alle stelle come il Sole”, ha spiegato Greene. “Ma sono anche molto attive: sono molto luminose quando sono giovani ed emettono brillamenti e raggi X che possono spazzare via un’atmosfera”.
Rilevare un’atmosfera
Le precedenti osservazioni di TRAPPIST-1 b con il telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA e con il telescopio spaziale Spitzer della NASA non hanno rilevato alcuna prova di un’atmosfera soffusa, ma non sono state in grado di escluderne una densa. Un modo per ridurre l’incertezza è quello di misurare la temperatura del pianeta.
“Questo pianeta è bloccato dal punto di vista tidale, con un lato rivolto verso la stella in ogni momento e l’altro nell’oscurità permanente”, ha detto Pierre-Olivier Lagage del CEA, coautore dell’articolo. “Se ha un’atmosfera che circola e ridistribuisce il calore, il lato giorno sarà più freddo rispetto a quello senza atmosfera”.
Sebbene TRAPPIST-1 b non sia abbastanza caldo da emettere luce visibile, ha un bagliore infrarosso. Sottraendo la luminosità della stella da sola (durante l’eclissi secondaria) dalla luminosità della stella e del pianeta insieme, è stato possibile calcolare la quantità di luce infrarossa emessa dal pianeta.
Misurare minuscole variazioni di luminosità
L’individuazione di un’eclissi secondaria da parte di Webb rappresenta di per sé un’importante pietra miliare. Con la stella più di 1.000 volte più luminosa del pianeta, la variazione di luminosità è inferiore allo 0,1%. “C’era anche il timore di perdere l’eclissi. I pianeti si tirano l’un l’altro, quindi le orbite non sono perfette”, ha detto Taylor Bell, ricercatore post-dottorato presso il Bay Area Environmental Research Institute che ha analizzato i dati. “Ma è stato semplicemente sorprendente: L’ora dell’eclissi che abbiamo visto nei dati corrispondeva all’ora prevista entro un paio di minuti”.
L’analisi dei dati provenienti da cinque distinte osservazioni di eclissi secondarie indica che TRAPPIST-1 b ha una temperatura diurna di circa 500 kelvin, ovvero circa 230°C. Il team ritiene che l’interpretazione più probabile sia che il pianeta non abbia un’atmosfera. “Abbiamo confrontato i risultati con i modelli al computer che mostrano quale dovrebbe essere la temperatura in diversi scenari”, ha spiegato Ducrot. “I risultati sono quasi perfettamente coerenti con un corpo nero fatto di roccia nuda e senza atmosfera per far circolare il calore. Inoltre, non abbiamo notato alcun segno di assorbimento della luce da parte dell’anidride carbonica, che sarebbe evidente in queste misurazioni”.
