Uno spettrografo sviluppato dall’Università di Ginevra ha rilevato l’elemento più pesante mai trovato nell’atmosfera di un pianeta al di fuori del sistema solare.
Un team internazionale composto da ricercatori dell’Università di Ginevra (UNIGE) e del Centro nazionale di competenza per la ricerca (NCCR) PlanetS ha individuato l’elemento più pesante mai trovato nell’atmosfera di un esopianeta: il bario. Questa impresa è stata resa possibile da ESPRESSO, uno spettrografo sviluppato in gran parte dall’UNIGE e installato sul Very Large Telescope dell’European Southern Observatory (ESO VLT). Gli scienziati sono stati sorpresi di scoprire questo elemento ad alta quota nell’atmosfera dei giganti gassosi ultra-caldi WASP-76 b e WASP-121 b, poiché la loro forte gravità dovrebbe - in teoria - trascinarlo verso il basso nei loro strati profondi. Lo studio, pubblicato sulla rivista Astronomy & Astrophysics, solleva interrogativi sulla natura di queste atmosfere esotiche.
"Questa scoperta dimostra ancora una volta l’efficacia del know-how ginevrino nel campo della spettroscopia di alta precisione", commenta Francesco Pepe, professore del Dipartimento di Astronomia dell’UNIGE, co-autore di questa ricerca e principale iniziatore dello strumento ESPRESSO. "Questo strumento ci permette sia di individuare nuovi esopianeti con precisione utilizzando il metodo della velocità radiale, sia di caratterizzare la composizione dell’atmosfera dell’esopianeta in modo preciso, come dimostrato da questo studio".
WASP-76 b e WASP-121 b non sono esopianeti ordinari. Entrambi sono noti come Giove ultra-caldo perché hanno dimensioni simili a quelle di Giove, ma temperature superficiali estremamente elevate, superiori a 1000 °C. Ciò è dovuto alla vicinanza di questi pianeti alla loro stella ospite. La loro orbita intorno alla stella dura solo uno o due giorni, il che conferisce loro caratteristiche piuttosto esotiche; su WASP-76 b, ad esempio, gli astronomi sospettano che piova ferro.
Una scoperta inaspettata
"Si tratta di una scoperta ’accidentale’", afferma Tomás Azevedo Silva, dottorando presso l’Università di Porto e l’Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) in Portogallo, che ha guidato lo studio. Non ci aspettavamo né cercavamo il bario in particolare e abbiamo dovuto fare un controllo incrociato per verificare che provenisse effettivamente dal pianeta, dato che la presenza di questo metallo non era mai stata identificata prima su un esopianeta".
Gli scienziati sono stati sorpresi di trovare il bario - che è 2,5 volte più pesante del ferro - negli strati superiori dell’atmosfera di WASP-76 b e WASP-121 b. "La forte gravità su questi pianeti dovrebbe effettivamente far cadere questi elementi pesanti negli strati più profondi", spiega David Ehrenreich, professore associato del Dipartimento di Astronomia dell’UNIGE e coautore dello studio. "Quindi ci deve essere un meccanismo fisico che non conosciamo che porta il bario negli strati superiori dell’atmosfera di questi Giove caldi.
Il fatto che sia stato rilevato il bario nella loro atmosfera suggerisce che questa classe di pianeti potrebbe essere ancora più strana di quanto si pensasse. Il problema per gli scienziati è ora quello di determinare il processo naturale che potrebbe causare la presenza di questo elemento pesante ad altitudini così elevate su questi esopianeti.
Strumenti all’avanguardia
La determinazione della composizione dell’atmosfera di un esopianeta richiede apparecchiature altamente specializzate. Il team di ricerca ha utilizzato lo strumento ESPRESSO del Very Large Telescope (VLT) dell’ESO in Cile per analizzare la luce stellare filtrata attraverso le atmosfere di WASP-76 b e WASP-121 b. Ciò ha permesso di rilevare chiaramente diversi elementi, tra cui il bario.
Questi nuovi risultati dimostrano che i ricercatori hanno solo scalfito la superficie dei misteri degli esopianeti. Con strumenti futuri, come lo spettrografo ArmazoNes High Dispersion Echelle Spectrograph (ANDES), che opererà sul prossimo Extremely Large Telescope (ELT) dell’ESO, gli astronomi dell’UNIGE, di PlanetS e di tutto il mondo saranno in grado di studiare le atmosfere di esopianeti grandi e piccoli. Questi strumenti permetteranno anche di analizzare le atmosfere dei pianeti rocciosi simili alla Terra in modo molto più dettagliato e di raccogliere ulteriori indizi sulla natura di questi strani mondi.
