Le nubi opache di WASP-127b

L’esopianeta è stato osservato con HST e lo spettrografo Espresso dell’ESO

Rappresentazione artistica di WASP-127b.

Nel momento in cui scriviamo, sono elencati 4.521 esopianeti confermati. In un quarto di secolo è enormemente migliorata la capacità di analisi degli astronomi, soprattutto nella caratterizzazione delle atmosfere. Se all’inizio era già un importante risultato stabilire massa e dimensioni del nuovo corpo celeste, grazie alla cresciuta risoluzione e sensibilità degli spettrografi, anche le atmosfere possono adesso essere studiate. Dalle specie atomiche e molecole si è passati a produrre risultati innovativi in merito alla distribuzione delle temperature, la dinamica e addirittura la struttura degli strati di nubi.

Avevamo già riferito di tali ricerche parlando di atmosfere nelle nane brune, anticipando che tali tecniche potevano essere ben applicate anche ai giganti gassosi: è quello che è stato fatto con WASP-127b.

Un confronto tra il Sole, Wasp-127 e i rispettivi giganti gassosi in controluce durante un ideale transito. I diametri sono in scala relativa. (David Ehrenreich/Université de Genève, Romain Allart/Université de Montréal)

Il pianeta è stato annunciato nel 2017 e orbita intono a una vecchia stella di tipo solare distante 525 anni luce, con periodo di soli 4,18 giorni. La stella ha circa 10 miliardi di anni ed è entrata nella fase di sub-gigante e questo causerà un aumento del volume planetario per effetto di un maggiore riscaldamento. WASP-127b è definito un “saturno tiepido”, cioè un gigante gassoso che riceve circa 600 volte più irradiazione di quanto riceva la Terra.

Assumendo una composizione tipica di idrogeno-elio, gli esperti hanno calcolato uno sviluppo verticale atmosferico pari a 2.100 Km, abbastanza da essere studiato mediante la spettroscopia di trasmissione, cioè in “trasparenza”. Per le osservazioni è stato chiesto il Telescopio Spaziale Hubble con cui è stata trovata la firma dell’acqua nel vicino infrarosso (NIR). L’analisi dello spettro denuncia la presenza di nubi e foschie a una certa quota. Questi dati sono stati incoraggianti per un’altra analisi dal suolo, a risoluzione nettamente migliore, sia nel Visibile sia in NIR, mediante lo strumento ESPRESSO dell’ESO.

Espresso è uno spettrografo Echelle ad alta risoluzione ultra stabilizzato, collegato con fibre ottiche installato sul Paranal. Può essere connesso a ciascuna delle unità del Very Large Telescope (VLT) di 8 metri, sia un modo singolo che all’unisono. Con esso sono stati osservati due transiti completi e, grazie ai dati, è stato determinato che il gigante gassoso si muove in modo peculiare rispetto alla sua stella. Wasp-127 ruota lentamente mentre il pianeta si muove con orbita retrograda, molto obliqua rispetto all’equatore. Tale anomalia è spiegata come dovuta all’effetto un altro pianeta che abbia costretto Wasp-127b in una risonanza e solo di recente avvicinatosi alla stella.

Con Espesso è stata osservata nel dettaglio l’atmosfera dell’esopianeta. Lo strumento ha rivelato la termosfera attraverso l’osservazione di due righe caratteristiche del sodio trovato più in profondità rispetto alla posizione prevista, ciononostante è bastato per ricavare interessanti informazioni. Il gruppo di una quarantina di ricercatori, guidati da Romain Allart, ha poi cercato tracce del vapor d’acqua, trovandone un forte segnale in infrarosso a 1,3 micron e, molto più debole, nella regione visibile dopo una delicatissima modellazione planetaria.

Questo dato è compatibile con la presenza di nubi trasparenti alla radiazione termica infrarossa ma opache a lunghezze d’onda visibili. Incrociando i dati di HST ed Espresso, i ricercatori hanno potuto proporre un modello verticale dell’atmosfera che prevede la presenza di un sottile strato nuvoloso a una pressione tra 0,3 e 0,5 millibar. I dati non permettono di stabilirne la composizione, ma il gruppo è abbastanza sicuro che non si tratti di nubi di vapor acqueo. La misurazione del contenuto d’acqua può quindi essere utilizzato per stabilire la presenza di nubi opache nell’atmosfera di un esopianeta in base alla differenza di radianza in NIR e Visibile e sarà utilizzando per altri esopianeti

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