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L’elemento più pesante mai scoperto nell’atmosfera di un esopianeta

L'elemento più pesante mai scoperto nell'atmosfera di un esopianeta

Il rendering dell’artista mostra un esopianeta ultra caldo, un pianeta al di là del nostro sistema solare, che passa proprio davanti alla sua stella madre. Quando la luce della stella penetra nell’atmosfera del pianeta, viene filtrata dagli elementi chimici e dalle molecole nello strato di gas. Con strumenti sensibili, le firme di questi elementi e molecole possono essere osservate dalla Terra. Usando lo strumento ESPRESSO del Very Large Telescope dell’ESO, gli astronomi hanno trovato l’elemento più pesante mai trovato nell’atmosfera di un esopianeta, il bario, in due giovi ultra caldi, WASP-76 b e WASP-121 b. Credito: ESO/M. coltello da grano

Utilizzando il VLT (Very Large Telescope) dell’European Southern Observatory (ESO), gli astronomi hanno scoperto l’elemento più pesante mai trovato nell’atmosfera di un esopianeta: il bario. Sono stati sorpresi di scoprire il bario ad alta quota nell’atmosfera dei giganti gassosi ultra caldi WASP-76 b e WASP-121 b – due esopianeti, pianeti in orbita attorno a stelle al di fuori del nostro sistema solare. Questa scoperta inaspettata solleva interrogativi su come potrebbero essere queste atmosfere esotiche.

“La parte confusa e conflittuale è: perché c’è un elemento così pesante negli strati superiori dell’atmosfera di questi pianeti?”, afferma Tomás Azevedo Silva, un dottorato di ricerca. Studente dell’Università di Porto e dell’Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) in Portogallo che ha guidato lo studio pubblicato oggi Astronomia e astrofisica.

WASP-76 b e WASP-121 b non sono esopianeti ordinari. Entrambi sono conosciuti come Giove ultra-caldo perché sono di dimensioni paragonabili a Giove mentre esibiscono temperature superficiali estremamente elevate di oltre 1000 ° C. Ciò è dovuto alla loro vicinanza alle stelle ospiti, il che significa anche che un’orbita attorno a ciascuna stella richiede solo un giorno o due. Questo conferisce a questi pianeti tratti piuttosto esotici; in WASP-76 b, ad esempio, gli astronomi sospettano che stia piovendo ferro.

Tuttavia, gli scienziati sono stati sorpresi di trovare bario, che è 2,5 volte più pesante del ferro, nelle atmosfere superiori di WASP-76 b e WASP-121 b. “Data l’elevata gravità dei pianeti, ci aspetteremmo che elementi pesanti come il bario cadano rapidamente negli strati inferiori dell’atmosfera”, spiega il coautore Olivier Demangeon, ricercatore anche dell’Università di Porto e dell’IA.

“È stata una sorta di scoperta ‘accidentale'”, afferma Azevedo Silva. “Non ci aspettavamo o cercavamo specificamente il bario e dovevamo verificare che provenisse effettivamente dal pianeta poiché non era mai stato visto prima su un esopianeta”.

Il fatto che il bario sia stato rilevato nelle atmosfere di questi due gioviani ultra caldi suggerisce che questa categoria di pianeti potrebbe essere ancora più strana di quanto si pensasse in precedenza. Anche se occasionalmente vediamo il bario nei nostri cieli, come il colore verde brillante dei fuochi d’artificio, gli scienziati si chiedono quale processo naturale potrebbe causare la presenza di questo elemento pesante in questi esopianeti ad altitudini così elevate. “In questo momento non siamo sicuri di quali siano i meccanismi”, spiega Demangeon.

Quando si studiano le atmosfere degli esopianeti, i giovi ultra caldi sono estremamente utili. Come spiega Demangeon, “Poiché le loro atmosfere sono gassose e calde, sono molto estese e quindi più facili da osservare e studiare rispetto a quelle di pianeti più piccoli o più freddi”.

Determinare la composizione dell’atmosfera di un esopianeta richiede attrezzature molto specializzate. Il team ha utilizzato lo strumento ESPRESSO al 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 identificare chiaramente diversi elementi in essi, incluso il bario.

Questi nuovi risultati mostrano che abbiamo solo scalfito la superficie dei misteri degli esopianeti. Con strumenti futuri come l’ArmazoNes High Dispersion Echelle Spectrograph (ANDES) ad alta risoluzione operato sul prossimo Extremely Large Telescope (ELT) dell’ESO, gli astronomi saranno in grado di studiare le atmosfere di esopianeti grandi e piccoli, compresi quelli di pianeti rocciosi, indagare in modo molto simile Terra, a una profondità molto maggiore e per raccogliere più indizi sulla natura di questi mondi alieni.

Questa ricerca è stata presentata nell’articolo “Detection of Barium in the ambients of ultra-hot gas giants WASP-76b & WASP-121b” che sarà pubblicato in Astronomia e astrofisica.


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Maggiori informazioni:
T. Azevedo Silva et al, Rilevazione di bario nelle atmosfere di giganti di gas ultra-caldi WASP-76b e WASP-121b, Astronomia e astrofisica (2022). DOI: 10.1051/0004-6361/202244489

Citazione: Elemento più pesante rilevato fino ad oggi nell’atmosfera di un esopianeta (13 ottobre 2022), recuperato il 13 ottobre 2022 da https://phys.org/news/2022-10-heaviest-element-exoplanet-atmosphere.html

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