CHEOPS rileva un ’arcobaleno’ su un esopianeta

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Nuove osservazioni del telescopio spaziale indicano l’esistenza di una "gloria" nell’atmosfera di WASP-76b, un fenomeno luminoso simile a un arcobaleno.

Ogni gloria è unica, a seconda della composizione dell’atmosfera del piane
Ogni gloria è unica, a seconda della composizione dell’atmosfera del pianeta e dei colori della luce della stella che lo illumina. WASP-76 (la stella di WASP-76b) è una stella di sequenza principale gialla e bianca come il Sole, ma stelle diverse creano splendori di colori e motivi diversi. ESA, lavoro eseguito da ATG su contratto dell’ESA. CC BY-SA 3.0 IGO
Il telescopio spaziale CHEOPS, il cui centro operativo scientifico ha sede presso l’Università di Ginevra, sta fornendo nuove informazioni sul misterioso esopianeta WASP-76b. Questo gigante ultra-caldo è caratterizzato da un’asimmetria tra la quantità di luce osservata sul suo terminatore orientale - la linea fittizia che separa il suo lato notturno da quello diurno - e quella osservata sul suo terminatore occidentale. Si pensa che questa particolarità sia dovuta a una "gloria", un fenomeno luminoso simile a un arcobaleno, che si verifica quando la luce della stella - il "sole" attorno al quale orbita l’esopianeta - viene riflessa da nubi costituite da una sostanza perfettamente uniforme. Se l’ipotesi fosse confermata, si tratterebbe della prima rilevazione di questo fenomeno al di fuori del nostro sistema solare. Il lavoro, realizzato in collaborazione con l’Agenzia spaziale europea (ESA) e l’Università di Berna (UNIBE), è pubblicato su Astronomy & Astrophysics.

WASP-76b è un pianeta gigante ultra-caldo. Orbitando attorno alla sua stella ospite dodici volte più vicino di quanto Mercurio orbiti attorno al nostro Sole, riceve più di 4.000 volte le radiazioni del Sole sulla Terra. L’esopianeta è "gonfiato" dalle intense radiazioni della sua stella. Così, pur essendo il 10% meno massiccio del nostro cugino Giove, è quasi due volte più grande", spiega Monika Lendl, professore assistente presso il Dipartimento di Astronomia della Facoltà di Scienze dell’Università di Ginevra e coautrice dello studio.

Gli elementi che formano le rocce sulla Terra si fondono ed evaporano qui, creando nubi che scendono come pioggia di ferro.

Dalla sua scoperta nel 2013, WASP-76b è stata oggetto di un intenso esame da parte degli astronomi. È emersa un’immagine stranamente infernale. Un lato del pianeta è sempre rivolto verso la sua stella, raggiungendo temperature di 2.400 gradi Celsius. Gli elementi che formerebbero le rocce sulla Terra si fondono ed evaporano qui, prima di condensare sul lato notturno, leggermente più freddo, creando nubi di ferro che gocciolano giù in una pioggia di ferro.

Il contributo fondamentale di CHEOPS

Una delle osservazioni più inquietanti per gli astronomi è l’asimmetria tra i due terminatori del pianeta. Il terminatore è la linea immaginaria che separa il lato giorno da quello notte di un pianeta. Nel caso di WASP-76b, le osservazioni mostrano un aumento della quantità di luce proveniente dal terminatore a est del pianeta rispetto a quello a ovest.

Per risolvere questo mistero, gli astronomi hanno utilizzato non meno di ventitré osservazioni con il telescopio spaziale CHEOPS, distribuite nell’arco di tre anni. Il satellite dell’ESA, pilotato dalla Svizzera e con centro operativo scientifico presso il Dipartimento di Astronomia dell’Università di Ginevra, ha osservato numerose eclissi secondarie del pianeta (quando passa dietro la sua stella) e diverse curve di fase (osservazione continua durante una rivoluzione completa del pianeta).

Combinando questi nuovi dati con quelli di altri telescopi (TESS, Hubble e Spitzer), gli astronomi hanno potuto avanzare un’ipotesi sorprendente per spiegare l’eccesso di flusso luminoso sul lato orientale del pianeta: Questo bagliore inaspettato potrebbe essere causato da una riflessione forte, localizzata e anisotropa, cioè dipendente dalla direzione, quella che noi chiamiamo ’gloria’", spiega Olivier Demangeon, ricercatore dell’Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço in Portogallo e primo autore dello studio.

Una prima fuori dal nostro sistema solare


Le glorie sono fenomeni comuni sulla Terra. Sono state osservate anche su Venere. L’effetto, simile a quello dell’arcobaleno, si verifica quando la luce viene riflessa da nubi costituite da una sostanza perfettamente uniforme. Nel caso della Terra, la nube è costituita da gocce d’acqua, ma nel caso di WASP-76b il mistero rimane. Potrebbe trattarsi di ferro, che è già stato rilevato nell’atmosfera estremamente calda del pianeta. Il rilevamento di questo fenomeno su WASP-76b è il primo del suo genere al di fuori del nostro Sistema Solare.

L’individuazione di fenomeni così piccoli
a una distanza così grande permetterà agli scienziati di
identificare altri fenomeni altrettanto cruciali

Il motivo per cui non sono mai state osservate stelle al di fuori del nostro sistema solare è che questo fenomeno richiede condizioni molto specifiche. Innanzitutto, le particelle atmosferiche devono essere quasi perfettamente sferiche, completamente uniformi e sufficientemente stabili per essere osservate per un lungo periodo. La stella vicina al pianeta deve brillare direttamente su di esso e l’osservatore - in questo caso CHEOPS - deve trovarsi nella posizione giusta", spiega Olivier Demangeon.

Risultati da confermare

Saranno necessari ulteriori dati per confermare con certezza che questo intrigante eccesso di luce sul terminatore orientale di WASP-76b è una gloria. Questa conferma attesterebbe la presenza di nubi composte da goccioline perfettamente sferiche che esistono da almeno tre anni o che si rinnovano continuamente. Affinché tali nubi persistano, anche la temperatura dell’atmosfera dovrebbe essere stabile nel tempo: una visione affascinante e dettagliata di ciò che potrebbe accadere su WASP-76b.

Rilevare questi piccoli fenomeni a una distanza così grande consentirà a scienziati e ingegneri di individuarne altri altrettanto cruciali. Ad esempio, il riflesso della luce stellare su laghi e oceani liquidi, una condizione necessaria per l’abitabilità.

5 aprile 2024