C'e' acqua nell’atmosfera di un lontano pianeta extrasolare

Accade spesso che, al Planetario,  ci chiedano come sia possibile ottenere informazioni sulla natura dei pianeti extrasolari, tanto lontani da non poter essere osservati direttamente con i più potenti telescopi, se non in rarissimi casi relativi a sistemi vicini come Alfa Centauri o Fomalhaut,
la stella più luminosa del Pesce Australe. L’osservazione infatti è resa difficilissima dalla luminosità della stella madre, che supera anche di milioni di volte la luce riflessa dal pianeta. Come cercare di vedere una lucciola posata sul paraurti di una macchina che ha gli abbaglianti accesi e che si trova a qualche km di distanza. Ma non è impossibile, con la appropriata tecnologia, isolare lo spettro della luce del pianeta, cioè le “impronte digitali” delle molecole dell’atmosfera del pianeta.
Proprio oggi, un gruppo di astronomi, guidati Quinn Konopacky dell’Istituto Dunlap per Astronomy & Astrophysics, dell’Università di Toronto, ha annunciato di aver ottenuto informazioni molto dettagliate sull’atmosfera di un pianeta simile a Giove orbitante in un remoto sistema solare. Il pianeta, denominato HR 8799c, è uno dei quattro giganti gassosi conosciuti in orbita attorno ad una stella distante 130 anni luce dalla Terra.

Immagine artistica sul sistema solare HR 8799. Crediti: Dunlap Institute for Astronomy & Astrophysics

Il prof. Konopacky ha affermato: “Siamo stati in grado di osservare questo pianeta con dettagli senza precedenti grazie alla strumentazione molto avanzata di cui è stato dotato il telescopio Keck II (ubicato nelle Away), al nostro nostro innovativo sistema di osservazione e elaborazione informatica, nonché per la natura stessa del sistema planetario.”  I risultati della ricerca verranno pubblicati il 22 marzo sulla rivista Science. La squadra, con un spettrografo ad alta risoluzione chiamato OSIRIS, ha scoperto le impronte digitali chimiche di molecole specifiche, rivelando un ambiente che contiene ossido di carbonio e vapore acqueo. “Con questo livello di dettaglio”, dice Travis Barman, un astronomo Lowell Observatory e co-autore dello studio, “siamo in grado di valutare il rapporto tra le quantità di carbonio e di ossigeno presenti nell’atmosfera del pianeta, e questa miscela chimica offre indizi su come l’intero sistema planetario si è formato “.  Si tratta di informazioni importanti, che consentono di discriminare tra i diversi modelli di formazione planetaria. Lo spettro ottenuto (l’impronta digitale dei gas atmosferici del pianeta), il più chiaro e definito mai ottenuto per un pianeta extrasolare, rivela che il rapporto carbonio – ossigeno è coerente con lo scenario chiamato di “accrescimento core”, il modello pensato per spiegare la formazione del nostro sistema solare.

Il campo inquadrato dallo strumento OSIRIS sul pianeta HR8799c. Crediti: Image courtesy of NRC-HIA, C. Marois and Keck Observatory.

Gli autori e i loro collaboratori avevano scoperto HR 8799c e i suoi tre compagni nel 2008 e nel 2010. Tutti questi pianeti sono più grandi di qualsiasi altro nel nostro Sistema Solare, con masse tre a sette volte quella di Giove. Le loro orbite sono altrettanto ampie rispetto al nostro sistema. HR 8799c orbita 40 volte più lontano dalla sua stella madre rispetto alla distanza  della Terra dal Sole, superiore dunque alla distanza del nostro Nettuno.

Secondo il modello di accrescimento del core, la stella HR 8799 era originariamente circondata da un enorme disco di gas e polvere. Come il gas si è raffreddato, si è formato il ghiaccio; questo processo ha impoverito il disco di atomi di ossigeno. Ghiaccio e polvere si sono raccolti in nuclei planetari che, raggiunta una massa sufficientemente grande, hanno attratto il gas circostante formando corpi planetari gassosi di grandi dimensioni. Il gas è stato impoverito di ossigeno, e questo si riflette nell’atmosfera del pianeta, nella quale si è oggi osservato in un rapporto maggiore carbonio – ossigeno. Il modello di accrescimento prevede anche che i grandi pianeti gassosi giganti si formano a grandi distanze dalla stella centrale, e i più piccoli pianeti rocciosi ad una distanza molto minore, come nel nostro Sistema Solare. Sembrerebbe dunque che HR 8799 sia simile al nostro Sistema Solare, ma molto più grande. Per saperne di più: Astronomers Detect Water in Atmosphere of Distant Planet 

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