Le scoperte del pianeta extra-solare sono esplose negli ultimi anni. Infatti, a partire dal 1 agosto 2017, gli astronomi hanno identificato 3.639 esopianeti in 2.729 sistemi planetari e 612 sistemi planetari multipli. E mentre la maggior parte di questi sono stati scoperti da Keplero - che ha rilevato un totale di 5.017 candidati e confermato l'esistenza di 2.494 esopianeti dal 2009 - anche altri strumenti hanno svolto un ruolo importante in queste scoperte.
Ciò include l'Hubble Space Telescope, che negli ultimi anni è stato dedicato alla rilevazione di atmosfere attorno a pianeti lontani. Più di recente, è stato utilizzato in un sondaggio che ha prodotto fino ad oggi le prove più forti dell'esistenza di una stratosfera - uno strato di atmosfera in cui la temperatura aumenta con l'altitudine - attorno a un gigante gassoso situato a circa 900 anni luce dal nostro Sistema Solare.
Lo studio, intitolato "Un esopianeta gigante di gas ultrahot con una stratosfera", è apparso di recente sulla rivista Natura. Guidato da Thomas Evans, ricercatore del gruppo di astrofisica presso l'Università di Exeter, il team si è basato sui dati forniti dal telescopio spaziale Hubble della NASA per studiare un pianeta noto come WASP-121b, un gigante gassoso che orbita attorno a una stella giallo-bianca che è leggermente più grande della nostra.
Il pianeta stesso ha circa 1,2 volte la massa di Giove, ha un raggio che è circa 1,9 volte quello di Giove e ha un periodo orbitale di soli 1,3 giorni. Ciò è dovuto alla sua vicinanza al suo sole, che lo rende particolarmente "Giove caldo". In effetti, se questo esopianeta fosse più vicino alla sua stella, si stima che la gravità del WASP-121 inizierebbe a lacerarlo.
È anche questa stretta vicinanza che surriscalda l'atmosfera del pianeta, portando temperature fino a 2.500 ° C (4.600 ° F). Come Mark Marley, un ricercatore presso il Centro ricerche Ames della NASA e un coautore dello studio, ha indicato in un comunicato stampa della NASA:
“Questo risultato è entusiasmante perché mostra che un tratto comune della maggior parte delle atmosfere nel nostro sistema solare - una calda stratosfera - si trova anche nelle atmosfere esopianite. Ora possiamo confrontare i processi in atmosfere di esopianeti con gli stessi processi che si verificano in diversi insiemi di condizioni nel nostro sistema solare. "
Mentre in passato Hubble ha trovato possibili segni di stratosfere intorno a WASP-33b e altri Giove caldi, questo nuovo studio presenta le prove più evidenti fino ad oggi sull'esistenza di una stratosfera esopianeta. La ragione di ciò ha a che fare con i dati spettrografici ottenuti da Hubble sull'atmosfera di WASP-121b, che indicavano la presenza di vapore acqueo, che è il primo per quanto riguarda Jupiter caldo.
Come ha spiegato Tom Evans, anch'egli ricercatore presso l'Università di Exeter e autore principale dell'articolo, questi risultati hanno confermato qualcosa che gli astronomi sospettavano da tempo. "I modelli teorici hanno suggerito che le stratosfere possono definire una classe distinta di pianeti ultra-caldi, con importanti implicazioni per la loro fisica e chimica atmosferica", ha detto. "Le nostre osservazioni supportano questa immagine."
Per studiare la stratosfera del WASP-121b, il team ha fatto affidamento sui dati spettroscopici raccolti dalla Wide Field Camera di Hubble 3. Dopo aver analizzato le diverse lunghezze d'onda che facevano parte della cura della luce del WASP-121b, hanno notato che alcune lunghezze d'onda brillavano piuttosto intensamente nella banda infrarossa. Questo, hanno concluso, era dovuto alla presenza di vapore acqueo nella parte superiore dell'atmosfera del pianeta.
"L'emissione di luce dall'acqua significa che la temperatura aumenta con l'altezza", ha detto Tiffany Kataria, uno dei coautori dello studio del Jet Propulsion Laboratory della NASA. "Siamo entusiasti di esplorare le lunghezze che questo comportamento persiste con le prossime osservazioni di Hubble".
Oltre ad essere il caso più convincente finora di un esopianeta con una stratosfera, WASP-121b è interessante anche per quanto sia caldo questo caldo Giove. Sulla base dei loro dati, il team ha concluso che le temperature nell'atmosfera aumentavano con l'altitudine - una caratteristica distintiva di una stratosfera. Nella stratosfera terrestre, questo processo è guidato dall'ozono, che intrappola la luce ultravioletta del Sole e aumenta la temperatura delle molecole circostanti.
Tuttavia, la temperatura della stratosfera terrestre non supera i 270 K (-3 ° C; 26,6 ° F). Quando si considerano altri pianeti solari che hanno anche la stratosfera - come la luna di Saturno, Titano, che subisce il riscaldamento a causa dell'interazione di radiazione solare, particelle energetiche e metano - le temperature non cambiano di oltre 56 ° C (100 ° F). Ma nel caso di WASP-121b, le temperature nella stratosfera aumentano di circa 560 ° C (1.000 ° F).
Neanche Venere, il pianeta più caldo del Sistema Solare, può competere con quello! Sul "Pianeta Sorella" della Terra, le temperature rimangono costanti a circa 735 K (462 ° C; 863 ° F), abbastanza caldo da sciogliere il piombo. Ma su WASP-121b, le temperature raggiungono oltre quattro volte di più! Ciò significa che l'atmosfera del pianeta è abbastanza calda da fondere acciaio inossidabile e altri metalli, come berillio, platino e zirconio.
Al momento, gli scienziati non sanno quali prodotti chimici stanno guidando questo aumento di temperatura. Sono state suggerite alcune possibilità, come l'ossido di vanadio e l'ossido di titanio. Non solo si ritiene che questi composti siano comuni ai nani bruni (noti anche come "stelle fallite", che hanno molto in comune con i giganti gassosi), ma richiedono anche le temperature più elevate possibili per mantenerli allo stato gassoso.
In ogni caso, questo lontano gigante del gas ha dimostrato di essere un caso di studio interessante. In futuro, la ricerca su questo e altri "Giove super-caldi" probabilmente sfiderà ed espanderà la nostra attuale comprensione di come le forme atmosferiche e si comportano nel tempo.
