Nell’infernale pianeta di gas metallico trovata anche l’acqua

Gli astronomi potrebbero aver scoperto la presenza di acqua nell’atmosfera di un pianeta estremamente caldo che è anche uno dei mondi più ‘metallici’ mai individuati. La formazione del pianeta rimane un mistero, che potrebbe essere risolto dalla scoperta. La notizia è riportato su uno studio pubblicato su arXiv.

Il pianeta extrasolare, o “esopianeta”, in questione è HD 149026 b, che è anche conosciuto come “Smertrios”, che significa il “Fornitore” o “Il Provveditore”, venerato come dio della guerra nella tradizione gaelica. Smertrios orbita attorno a una stella subgigante gialla chiamata HD 149026, situata a circa 247 anni luce dalla Terra.

Il pianeta si trova a circa 4 milioni di chilometri dalla sua stella madre, completando un’orbita in meno di tre giorni terrestri. Con una larghezza di circa tre quarti di quella di Giove, Smertrios è classificato come un “Saturno caldo”, una classe di pianeti che prende il nome dal gigante gassoso più piccolo del sistema solare.

La vicinanza di Smertrios alla sua stella significa che è bloccato  per l’effetto mareale con una faccia permanente sempre rivolto verso la sua stella ospite, dove le temperature salgono fino a 2.600 gradi Fahrenheit (1.420 gradi Celsius). Il lato notturno, relativamente più freddo, è sempre rivolto verso lo spazio. Ma la densità e la composizione di Smertrios, scoperto nel 2005 mentre attraversava o ‘transitava’ sulla faccia della sua stella, sono ciò che lo rendono davvero strano.

“Un Saturno caldo è un tipo di esopianeta chiamato ‘gigante gassoso caldo’. I giganti gassosi caldi sono esopianeti che hanno dimensioni simili a Giove o Saturno, ma che orbitano intorno alle loro stelle ospiti a distanze estremamente ravvicinate. In genere, hanno un periodo orbitale inferiore a dieci giorni, il che significa che un anno su questi pianeti potrebbe essere meno di una settimana!”. Sayyed Ali Rafi, parte del team dietro la scoperta e ricercatore di astronomia presso l’Università di Tokyo, ha detto a Space.com. “Questo pianeta è di particolare interesse perché è uno dei giganti gassosi più ricchi di metalli e più densi che conosciamo finora”.

Quando gli astronomi come Ali Rafi si riferiscono ai “metalli”, si tratta di elementi più pesanti dell’idrogeno e dell’elio. Quando il Telescopio Spaziale James Webb (JWST ) ha osservato Smertrios nel 2023, il potente telescopio spaziale ha scoperto che la metallicità del pianeta, la sua frazione di metalli rispetto all’idrogeno, è molto più alta rispetto alla maggior parte dei Saturni caldi e dei Giove caldi più grandi. Questo rapporto è anche molto maggiore per Smertrios rispetto ai giganti del sistema solare Giove e Saturno.

I metalli sono normalmente considerati inversamente proporzionali alla massa nei giganti gassosi. Ciò significa che più un gigante gassoso diventa grande, meno metalli dovrebbe avere. Smertrios sfida questa tendenza. Si è anche scoperto che il pianeta ha un nucleo solido di dimensioni anomale, motivo per cui la sua densità è così alta.

“La composizione del pianeta non sembra essere compatibile con gli attuali scenari di formazione che abbiamo per i giganti gassosi caldi, ed è ancora oggi un mistero”, ha detto Ali Rafi. “Questo significa l’importanza di osservare l’atmosfera del pianeta, perché potrebbe aiutare a rivelare la storia di formazione del pianeta attraverso le sue proprietà atmosferiche, come la metallicità e il rapporto carbonio-ossigeno”.

Da che parte soffiano i venti su Smertrios?

Per indagare la strana atmosfera di Smertrios e, auspicabilmente, scoprire perché il pianeta è così “metallico”, Ali Rafi e i colleghi si sono rivolti allo spettrografo CARMENES, uno strumento dell’Osservatorio di Calar Alto in Spagna.

Gli elementi e le molecole chimiche assorbono ed emettono luce a lunghezze d’onda caratteristiche. Quando un pianeta come Smertrios transita sulla faccia della sua stella, gli elementi della sua atmosfera lasciano delle “impronte digitali” nella luce stellare filtrata. CARMENES può leggere queste impronte e dire agli astronomi di che cosa è fatta l’atmosfera.

L’indagine di Smertrios con CARMENES ha rivelato le impronte digitali del vapore acqueo. Questo può aiutare a vincolare meglio l’abbondanza di altri elementi nell’atmosfera del pianeta.

Ali Rafi ha spiegato che, supponendo che l’ossigeno elementare sia più abbondante del carbonio elementare nell’atmosfera di giganti gassosi caldi come Smertrios, l’acqua e il monossido di carbonio sono due delle specie “traccianti” più abbondanti che possono spiegare la natura di quell’atmosfera.

“Quindi, se riusciamo a vincolare l’abbondanza di entrambe le molecole, siamo in grado di vincolare il rapporto atmosferico carbonio-ossigeno, che è molto importante perché potrebbe agire come una sorta di tracciante caratteristico della storia di formazione ed evoluzione dei pianeti giganti gassosi come HD 149026 b”, ha aggiunto Ali Rafi. “Trovare l’acqua nell’atmosfera è il primo passo verso tale caratterizzazione, quindi la sua importanza”.

Tuttavia, questo non è tutto ciò che il team ha scoperto su Smertrios. Il pianeta caldo di Saturno ha riservato una sorpresa ai ricercatori.

Su in

Questi soffiano solitamente dal lato giorno al lato notte di questi pianeti, perché i venti sulla maggior parte degli altri pianeti si muovono da regioni ad alta temperatura a regioni a temperatura fredda. Tuttavia, i venti di Smertrios sembrano soffiare nella direzione opposta, dal lato notte al lato giorno del pianeta.

“Poiché stiamo vedendo il pianeta quando transita, i venti che soffiano verso il lato notturno significano che soffiano verso la direzione dell’osservatore, e questo causerebbe uno spostamento dello spettro di assorbimento planetario verso il blu”, ha spiegato Ali Rafi. “Tuttavia, abbiamo scoperto che è spostato verso il rosso e questa è stata una grande sorpresa per noi. Possiamo pensare a diversi scenari che potrebbero spiegare il fatto che potrebbero esserci venti che soffiano dal lato notte al lato giorno”.

Una possibilità è che questi venti si verifichino negli strati atmosferici profondi, causando uno spettro spostato verso il rosso, ha spiegato Ali Rafi. Il ricercatore ha aggiunto che un’altra possibilità è che l’orbita di Smertrios non sia circolare, ma appiattita o “eccentrica”, e questo potrebbe portare a uno spostamento dello spettro di cui il team non ha tenuto conto.

“Abbiamo bisogno di ulteriori osservazioni per confermare uno di questi scenari o anche se ci sono altre alternative”, ha aggiunto Ali Rafi.

“Sono necessari altri dati di osservazione del transito su questo pianeta per dare seguito al nostro risultato. Ora stiamo lavorando per confermare l’evidenza dell’acqua e per cercare altre specie atmosferiche, nonché per limitare le loro abbondanze per stimare la metallicità e il rapporto carbonio-ossigeno in modo più preciso”, ha concluso Ali Rafi. “Speriamo che questo possa aiutarci a chiarire la storia della formazione e dell’evoluzione di Smertrios!”.