Immagine 2 del Telescopio Spaziale Webb – Approfondimento

Immagine 2 del Telescopio Spaziale Webb: Atmosfera dell’esopianeta WASP-96 b. Fonte: NASA
Immagine 2 del Telescopio Spaziale Webb: Atmosfera dell’esopianeta WASP-96 b. Fonte: NASA

WASP-96 b è uno degli oltre cinquemila esopianeti finora identificati nella Via Lattea. Situato a circa 1.150 anni luce di distanza nella costellazione della Fenice nel cielo meridionale, rappresenta un tipo di gigante gassoso che non ha analoghi diretti nel nostro sistema solare. Con una massa inferiore alla metà di quella di Giove e un diametro 1,2 volte maggiore, WASP-96 b è molto meno denso di qualsiasi pianeta in orbita attorno al nostro Sole. E con una temperatura superiore a 540 gradi centigradi, è notevolmente più caldo. WASP-96 b orbita estremamente vicino alla sua stella simile al Sole, a solo un nono della distanza tra Mercurio e il Sole, completando un’orbita, e cioè il suo “anno”, ogni 3 giorni e mezzo della Terra.

La combinazione di grandi dimensioni, breve periodo orbitale, atmosfera estesa e assenza di interferenze luminose da oggetti vicini nel cielo, rende WASP-96 b un bersaglio ideale per le osservazioni atmosferiche.

Il 21 giugno, lo strumento “Fotocamera del vicino infrarosso e spettrografo senza fessura” (NIRISS) del Telescopio Webb ha misurato la luce del sistema WASP-96 per 6,4 ore consecutive mentre il pianeta transitava davanti la stella. Il risultato è una curva di luce che mostra l’attenuazione complessiva della luce stellare durante il transito e le modifiche dello spettro della luce emessa dalla stella a causa del passaggio attraverso l’atmosfera del pianeta, detto “spettro di trasmissione”. Infatti ogni tipo di molecola di gas presente in atmosfera assorbe specifiche frequenze della luce, rivelando così la propria presenza e la propria abbondanza.

Mentre la curva di luce conferma le proprietà del pianeta che erano già state determinate da altre osservazioni – l’esistenza, le dimensioni e l’orbita del pianeta – lo spettro di trasmissione rivela dettagli precedentemente nascosti dell’atmosfera: la firma inequivocabile dell’acqua, indicazioni di foschia, e prove di nuvole che si pensava non esistessero sulla base di osservazioni precedenti.

Lo spettro di WASP-96 b catturato da NIRISS non è solo lo spettro di trasmissione nel vicino infrarosso più dettagliato dell’atmosfera di un esopianeta catturato fino ad oggi, ma copre anche una gamma straordinariamente ampia di lunghezze d’onda, inclusa la luce rossa visibile e una parte dello spettro che non era precedentemente accessibile da altri telescopi (lunghezze d’onda superiori a 1,6 millesimi di millimetro, detti anche “micron”). Questa parte dello spettro è particolarmente sensibile all’acqua e ad altre molecole chiave come ossigeno, metano e anidride carbonica, che non sono immediatamente evidenti nello spettro WASP-96 b ma che dovrebbero essere rilevabili in altri esopianeti pianificati per l’osservazione dal Telescopio Webb.

I ricercatori saranno in grado di utilizzare lo spettro per misurare la quantità di vapore acqueo nell’atmosfera, limitare l’abbondanza di vari elementi come carbonio e ossigeno e stimare la temperatura dell’atmosfera con la profondità. Possono quindi utilizzare queste informazioni per fare inferenze sulla composizione generale del pianeta, nonché su come, quando e dove si è formato. La linea blu sul grafico è la linea che meglio approssima i singoli dati raccolti, delle proprietà note di WASP-96 b e della sua stella (ad es. Dimensioni, massa, temperatura) e delle caratteristiche presunte dell’atmosfera.

I dettagli eccezionali e la chiarezza di queste misurazioni sono possibili grazie al design all’avanguardia del Telescopio Webb. Il suo specchio rivestito in oro da 25 metri quadrati raccoglie la luce infrarossa in modo efficiente. I suoi spettrografi di precisione diffondono la luce in arcobaleni di migliaia di colori a infrarossi. E i suoi sensibili rivelatori a infrarossi misurano differenze di luminosità estremamente sottili. NIRISS è in grado di rilevare differenze di colore solo di circa un millesimo di micron, e cioè un milionesimo di millimetro (la differenza tra verde e giallo è di circa 50 millesimi di micron) e differenze di luminosità tra quei colori di poche centinaia di parti per milione. Inoltre, l’estrema stabilità della posizione del Telescopio Webb e la sua lontananza dagli effetti contaminanti dell’atmosfera terrestre offrono la possibilità di una visione ininterrotta e di pulizia dei dati raccolti.