Gli astronomi che utilizzano il telescopio Gemini North hanno rilevato molteplici elementi che formano rocce nell’atmosfera di un esopianeta delle dimensioni di Giove, WASP-76b. Il pianeta è così pericolosamente vicino alla sua stella madre che gli elementi che formano rocce, come magnesio, calcio e nichel, si vaporizzano e si disperdono nella sua atmosfera rovente. Questo intrigante profilo chimico fornisce nuove informazioni sulla formazione dei sistemi planetari, incluso il nostro.
WASP-76b è un mondo strano. Situato a 634 anni luce dalla Terra in direzione della costellazione dei Pesci, l’esopianeta simile a Giove orbita attorno alla sua stella madre a una distanza eccezionalmente ravvicinata – circa 12 volte più vicino di quanto Mercurio sia al Sole – il che riscalda la sua atmosfera fino a 2000°C. Temperature così estreme hanno “gonfiato” il pianeta, aumentandone il volume fino a quasi sei volte quello di Giove. A temperature così estreme, possono rivelarsi gli elementi che formano minerali e rocce, che altrimenti rimarrebbero nascosti nell’atmosfera di un pianeta gigante gassoso più freddo.
Utilizzando il telescopio Gemini North, un team internazionale di astronomi ha rilevato 11 di questi elementi che formano rocce nell’atmosfera di WASP-76b. La presenza e le quantità relative di questi elementi possono fornire informazioni chiave su come si formano esattamente i pianeti gassosi giganti, qualcosa che rimane incerto anche nel nostro Sistema Solare. I risultati sono pubblicati sulla rivista Nature.
Dalla sua scoperta nel 2013 durante il programma Wide Angle Search for Planets (WASP), molti astronomi hanno studiato l’enigmatico WASP-76b. Questi studi hanno portato all’identificazione di vari elementi presenti nell’atmosfera calda dell’esopianeta. In particolare, in uno studio pubblicato nel marzo 2020, un team ha concluso che potrebbero esserci piogge di ferro sul pianeta. Consapevole di questi studi esistenti, Stefan Pelletier, uno studente di dottorato presso il Trottier Institute for Research on Exoplanets presso l’Université de Montréal e autore principale dello studio, è stato ispirato a esplorare i misteri di questo strano esopianeta e la chimica della sua atmosfera rovente.
Nel 2020 e nel 2021, utilizzando il MAROON-X (un nuovo strumento appositamente progettato per rilevare e studiare gli esopianeti) di Gemini North, Pelletier e il suo team hanno osservato il pianeta mentre passava davanti alla sua stella madre in tre diverse occasioni. Queste nuove osservazioni hanno scoperto una serie di elementi che formano rocce nell’atmosfera di WASP-76b, tra cui sodio, potassio, litio, nichel, manganese, cromo, magnesio, vanadio, bario, calcio e, come precedentemente rilevato, ferro.
A causa delle temperature estreme dell’atmosfera di WASP-76b, gli elementi rilevati dai ricercatori, che normalmente formerebbero rocce qui sulla Terra, sono invece vaporizzati e quindi presenti nell’atmosfera nelle loro forme gassose. Sebbene questi elementi contribuiscano alla composizione dei giganti gassosi nel nostro Sistema Solare, quei pianeti sono troppo freddi perché gli elementi si vaporizzino nell’atmosfera, rendendoli praticamente impercettibili. “Davvero rari sono i momenti in cui un esopianeta a centinaia di anni luce di distanza può insegnarci qualcosa che altrimenti sarebbe probabilmente impossibile sapere sul nostro Sistema Solare. È il caso di questo studio“, ha detto Pelletier.
L’abbondanza di molti di questi elementi corrisponde strettamente alle abbondanze trovate sia nel nostro Sole che nella stella madre dell’esopianeta. Questa potrebbe non essere una coincidenza e fornisce un’ulteriore prova del fatto che i pianeti giganti gassosi, come Giove e Saturno, si formano in un modo più simile alla formazione stellare – fondendosi dal gas e dalla polvere di un disco protoplanetario – piuttosto che dal graduale accrescimento e collisione di polvere, rocce e planetesimi, che vanno a formare pianeti rocciosi, come Mercurio, Venere e la Terra.
Un altro notevole risultato di questo studio è il primo rilevamento inequivocabile di ossido di vanadio su un esopianeta. “Questa molecola è di grande interesse per gli astronomi perché può avere un grande impatto sulla struttura atmosferica dei pianeti giganti caldi“, afferma Pelletier. “Questa molecola svolge un ruolo simile all’ozono essendo estremamente efficiente nel riscaldare l’atmosfera superiore della Terra”.
Pelletier e il suo team sono motivati a saperne di più su WASP-76b e altri pianeti ultra caldi. Sperano anche che altri ricercatori sfruttino ciò che hanno appreso da questo gigantesco esopianeta e lo applichino per migliorare la nostra comprensione dei nostri pianeti del Sistema Solare e di come sono nati. “Disponibile per gli astronomi di tutto il mondo, l’Osservatorio internazionale Gemini continua a fornire nuove intuizioni che spingono la nostra comprensione della struttura fisica e chimica di altri mondi. Attraverso tali programmi di osservazione stiamo sviluppando un quadro più chiaro dell’universo più ampio e del nostro posto in esso”, ha affermato il direttore del programma dell’NSF Gemini Observatory, Martin Still.
“Generazioni di ricercatori hanno utilizzato Giove, Saturno, Urano e Nettuno per misurare le abbondanze di idrogeno ed elio per confrontare le teorie sulla formazione dei pianeti gassosi”, afferma il Professore dell’Università di Montréal Björn Benneke, coautore dello studio. “Allo stesso modo, le misurazioni di elementi più pesanti come il calcio o il magnesio su WASP-76b aiuteranno a comprendere ulteriormente la formazione dei pianeti gassosi”.
