Una nuova ricerca condotta presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA rivela potenziali segnali di una luna rocciosa e vulcanica in orbita attorno a un esopianeta a 635 anni luce dalla Terra. L’indizio più importante è una nube di sodio che i risultati suggeriscono essere vicina ma leggermente fuori sincrono con l’esopianeta, un gigante gassoso delle dimensioni di Saturno chiamato WASP-49 b, sebbene siano necessarie ulteriori ricerche per confermare il comportamento della nube. All’interno del nostro Sistema Solare, le emissioni di gas dalla luna vulcanica di Giove, Io, creano un fenomeno simile.
Sebbene non siano state confermate esolune (ossia lune di pianeti al di fuori del nostro Sistema Solare), sono stati identificati diversi candidati. È probabile che questi compagni planetari non siano stati rilevati perché sono troppo piccoli e deboli per essere rilevati dagli attuali telescopi.
La nube di sodio attorno a WASP-49 b è stata individuata per la prima volta nel 2017, catturando l’attenzione di Apurva Oza, ex ricercatore post-dottorato presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA e ora scienziata presso il Caltech, che gestisce il JPL. Oza ha trascorso anni a studiare come le esolune potessero essere rilevate tramite la loro attività vulcanica. Ad esempio, Io, il corpo più vulcanico del nostro Sistema Solare, emette costantemente anidride solforosa, sodio, potassio e altri gas che possono formare vaste nubi attorno a Giove fino a 1.000 volte il raggio del pianeta gigante. È possibile che gli astronomi che osservano un altro sistema stellare possano rilevare una nube di gas come quella di Io anche se la luna stessa fosse troppo piccola per essere vista.
Sia WASP-49 b che la sua stella sono composte principalmente da idrogeno ed elio, con tracce di sodio. Nessuna delle due contiene abbastanza sodio da giustificare la nube, che sembra provenire da una fonte che produce circa 100.000 chilogrammi di sodio al secondo. Anche se la stella o il pianeta potessero produrre così tanto sodio, non è chiaro quale meccanismo potrebbe espellerlo nello spazio.
La fonte potrebbe essere un’esoluna vulcanica? Oza e i suoi colleghi hanno cercato di rispondere a questa domanda. Il lavoro si è subito rivelato impegnativo perché da una distanza così grande, la stella, il pianeta e la nube spesso si sovrappongono e occupano lo stesso minuscolo punto lontano nello spazio. Quindi il team ha dovuto osservare il sistema nel tempo.
Una nube in movimento
Come dettagliato in un nuovo studio pubblicato su Astrophysical Journal Letters, i ricercatori hanno trovato diverse prove che suggeriscono che la nube è creata da un corpo separato in orbita attorno al pianeta, anche se sono necessarie ulteriori ricerche per confermare il comportamento della nube. Ad esempio, due volte le loro osservazioni hanno indicato che la nube è aumentata improvvisamente di dimensioni, come se fosse stata rifornita, quando non era accanto al pianeta.
Gli esperti hanno anche osservato la nube muoversi più velocemente del pianeta in un modo che sembrerebbe impossibile a meno che non fosse generata da un altro corpo che si muove indipendentemente e più velocemente del pianeta.
“Pensiamo che questa sia una prova davvero critica“, ha affermato Oza. “La nube si sta muovendo nella direzione opposta a quella in cui la fisica ci dice che dovrebbe andare se facesse parte dell’atmosfera del pianeta”.
Sebbene queste osservazioni abbiano incuriosito il team di ricerca, gli esperti affermano che avrebbero bisogno di osservare il sistema più a lungo per essere sicuri dell’orbita e della struttura della nube.
Una possibilità di nubi vulcaniche
Per parte della loro indagine, i ricercatori hanno utilizzato il Very Large Telescope dell’European Southern Observatory in Cile. La coautrice di Oza, Julia Seidel, ricercatrice presso l’osservatorio, ha stabilito che la nube si trova molto al di sopra dell’atmosfera del pianeta, proprio come la nube di gas che Io produce attorno a Giove.
Hanno anche utilizzato un modello al computer per illustrare lo scenario dell’esoluna e confrontarlo con i dati. L’esopianeta WASP-49 b orbita attorno alla stella ogni 2,8 giorni con una regolarità simile a quella di un orologio, ma la nube appariva e scompariva dietro la stella o dietro il pianeta a intervalli apparentemente irregolari. Utilizzando il loro modello, Oza e il team hanno dimostrato che una luna con un’orbita di otto ore attorno al pianeta potrebbe spiegare il movimento e l’attività della nube, incluso il modo in cui a volte sembrava muoversi di fronte al pianeta e non sembrava essere associata a una particolare regione del pianeta.
“Le prove sono molto convincenti sul fatto che qualcosa di diverso dal pianeta e dalla stella stia producendo questa nube”, ha affermato Rosaly Lopes, geologa planetaria del JPL che ha co-firmato lo studio con Oza. “Rilevare un’esoluna sarebbe piuttosto straordinario e, grazie a Io, sappiamo che un’esoluna vulcanica è possibile”.
Una fine violenta
Sulla Terra, i vulcani sono alimentati dal calore nel suo nucleo rimasto dalla formazione del pianeta. I vulcani di Io, d’altro canto, sono alimentati dalla gravità di Giove, che schiaccia la luna mentre si avvicina al pianeta, poi riduce la sua “presa” quando la luna si allontana. Questa flessione riscalda l’interno della piccola luna, portando a un processo chiamato vulcanismo mareale.
Se WASP-49 b ha una luna di dimensioni simili a quella della Terra, Oza e il team stimano che la rapida perdita di massa combinata con la compressione dovuta alla gravità del pianeta alla fine ne causerà la disintegrazione. “Se c’è davvero una luna lì, avrà una fine molto distruttiva“, conclude Oza.
