Vapori di metalli nell’atmosfera di Wasp-121b


L’atmosfera di Wasp-121b, esopianeta “ultra-caldo”, contiene vanadio e altri sei metalli, tutti sotto forma di vapore per l’elevata temperatura

Vapori metallici nell’aria di Wasp-121b

Lontano 850 anni luce dalla Terra, l’esopianeta Wasp-121b è un gigante gassoso di tipo ultra-hot, in quanto orbita la sua stella ospite alla distanza “ravvicinata” di 3.7 milioni di chilometri – 40 volte più vicino rispetto alla distanza della Terra dal Sole. Questa vicinanza fa sì che la copiosa atmosfera del pianeta, che impiega meno di due giorni a completare un giro intorno alla sua stella, raggiunga temperature tra i 2500 e i 3000 gradi.

Un team internazionale di ricercatori, guidato da Jens Hoeijmakers, ricercatore presso il National Centre of Competence in Research PlanetS delle Università di Berna e Ginevra, in Svizzera, ha osservato il pianeta usando lo spettrografo ad alta risoluzione Harps, sul telescopio di 3.6 metri presso l’osservatorio Eso di La Silla, in Cile. Gli spettri, ottenuti durante tre transiti del pianeta intorno alla sua stella, rivelano una composizione atmosferica insolita, con almeno sette metalli sotto forma di vapore: vanadio, ferro, cromo, calcio, sodio, magnesio e nichel.

«Tutti i metalli sono evaporati a causa delle alte temperature che dominano su Wasp-121b», spiega Hoeijmakers.

Originariamente, gli astronomi pensavano che pianeti ultra-caldi come questo avessero atmosfere piuttosto semplici, poiché non molti composti chimici complessi possono formarsi in un ambiente così rovente. Ma le osservazioni di Wasp-121b, studiato a fondo sin dalla sua scoperta, nel 2015, hanno mostrato che la sua atmosfera è, invece, alquanto complessa. Com’è possibile tutto ciò?

Studi pubblicati in precedenza hanno avanzato l’ipotesi che la presenza di molecole contenenti vanadio, un metallo relativamente raro, potesse essere la causa principale della complessa atmosfera di questo pianeta. Hoeijmakers, non convinto, pensava che questa ipotesi potesse avere senso solo in assenza di un altro metallo più comune, il titanio, nell’atmosfera del pianeta. «Con mia sorpresa, abbiamo trovato chiari segni di vanadio nelle osservazioni», aggiunge il ricercatore. Allo stesso tempo, i nuovi dati dimostrano anche la mancanza di titanio su Wasp-121b, confermando la sua congettura.

«Questo studio si inserisce in un filone di ricerca, quello sui pianeti ultra-caldi, a cui ricercatori dell’Inaf, e in particolare della collaborazione italiana Gaps (Global Architectures of Planetary Systems), hanno contribuito in maniera cruciale negli ultimi anni», racconta a Media Inaf Lorenzo Pino, ricercatore dell’Inaf di Firenze attualmente in forza all’Anton Pannekoek Institute dell’Università di Amsterdam, nei Paesi Bassi, e co-autore del nuovo studio.

«Abbiamo ad esempio misurato per la prima volta l’emissione di radiazione da atomi di ferro neutro nel pianeta KELT-9b, e messo a punto nuove tecniche per studiare le atmosfere di questi pianeti utilizzando le velocità radiali di precisione ottenute con Harps-N al Telescopio Nazionale Galileo, cugino dello strumento Harps utilizzato in questo studio. Queste tecniche sono oggi riprese da ricercatori di tutto il mondo», continua Pino.

Risultati così dettagliati permettono ai ricercatori di trarre conclusioni sui processi chimici in atto su questi pianeti – un esercizio molto importante in vista di un futuro non troppo lontano, in cui saranno disponibili telescopi ancora più grandi e spettrografi più sensibili per studiare le proprietà di esopianeti più piccoli, freddi e rocciosi, e dunque più simili alla Terra. «Con le stesse tecniche che usiamo oggi, invece di rilevare solo le firme di ferro gassoso o vanadio, saremo in grado di concentrarci sulle firme biologiche, segni di vita come le firme di acqua, ossigeno e metano», conclude Hoeijmakers.

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