Le atmosfere dei pianeti gassosi in orbita attorno al Sole mostrano uno schema chiaro, più grande è il pianeta, minore è la percentuale di elementi “pesanti”. Ma un team internazionale di astronomi ha scoperto che nella nostra galassia le atmosfere dei giganti gassosi sono variabili e non si adattano allo schema del Sistema Solare.
Metalli pesanti ed il rapporto carbonio-ossigeno
Usando il James Webb Space Telescope della NASA, i ricercatori hanno scoperto che l’atmosfera dell’esopianeta HD149026b, un gioviano caldo in orbita attorno a una stella simile al Sole, è abbondante di elementi più pesanti del carbonio. La percentuale è molto al di sopra di quanto gli scienziati si aspetterebbero per un pianeta della sua massa.
Inoltre, il rapporto carbonio-ossigeno di HD149026b, è molto elevato rispetto ai pianeti del sistema solare. Questi risultati, pubblicati su Nature (rif.) il 27 marzo su Nature, sono un importante passo verso l’ottenimento di un campione statistico ai fini di valutare gli esopianeti che scopriamo e nel contempo forniscono informazioni sulla formazione dei pianeti. “Sembra che ogni pianeta gigante sia diverso e stiamo iniziando a vedere queste differenze grazie a JWST”, ha affermato Jonathan Lunine, coautore dello studio. “In questo documento, abbiamo determinato quante molecole ci sono rispetto al componente principale l’idrogeno, l’elemento più comune nell’universo. Questo ci dice molto su come si è formato questo pianeta”.
I pianeti giganti del nostro sistema solare mostrano una correlazione quasi perfetta tra la composizione complessiva e la composizione atmosferica e la massa, ha affermato Jacob Bean, autore principale dell’articolo. Al contrario i giganti gassosi extrasolari mostrano una diversità molto maggiore e gli scienziati non sapevano quanto fossero variabili le loro atmosfere, fino a questa analisi di HD149026b.
Le composizioni atmosferiche
“Abbiamo dimostrato che le composizioni atmosferiche dei pianeti giganti extrasolari non seguono la stessa tendenza che è così chiara nei pianeti del Sistema Solare”, ha detto Bean. “I pianeti extrasolari giganti mostrano un’ampia diversità nelle composizioni atmosferiche oltre alla loro ampia diversità di composizioni complessive”. HD149026b, per esempio, è molto ricco di metalli pesanti rispetto alla sua massa. “Ha la massa di Saturno, ma la sua atmosfera sembra avere fino a 27 volte la quantità di elementi pesanti rispetto a quello che troviamo su Saturno”.
Questo rapporto, chiamato “metallicità”, è utile per confrontare un pianeta con la sua stella natale, o con altri pianeti nel suo sistema, spiega Lunine. Un’altra misura chiave è il rapporto tra carbonio e ossigeno nell’atmosfera di un pianeta, che rivela la “ricetta” dei solidi originali in un sistema planetario.
Per HD149026b, è di circa 0,84, più alto che nel nostro Sistema Solare. Nel nostro Sole, è poco più di un carbonio ogni due atomi di ossigeno (0,55). “Insieme, queste osservazioni dipingono l’immagine di un disco di formazione planetaria con abbondanti solidi ricchi di carbonio. HD149026b ha acquisito grandi quantità di questo materiale mentre si formava” ha chiarito Lunine. Se un’abbondanza di carbonio sembrerebbe favorevole alla vita, al contrario un alto rapporto tra carbonio e ossigeno in realtà significa meno acqua in un sistema planetario.
Le indagini future
HD149026b è il primo caso interessante di composizione atmosferica per questo particolare studio, Gli scienziati hanno in programma di osservare altri cinque esopianeti giganti nel prossimo anno utilizzando il telescopio James Webb. Sono necessarie molte più osservazioni per scoprire qualsiasi schema nella formazione di pianeti giganti rispetto alla diversità compositiva che gli astronomi stanno cominciando a documentare.
“L’origine di questa diversità è un mistero fondamentale nella nostra comprensione della formazione dei pianeti”, ha detto Bean. “La nostra speranza è che ulteriori osservazioni atmosferiche di pianeti extrasolari con James Webb quantificheranno meglio questa diversità e produrranno schemi su realtà più complesse che potrebbero esistere nell’universo”.
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