WEBB analizzerà la geologia di mondi rocciosi a 50 anni luce. Il telescopio si trova a poche settimane dalla sua piena operatività, che rivelerà le sue prime osservazioni. Come sono realmente le superfici e le atmosfere di questi pianeti? Il James Webb Space Telescope della NASA sta per fornire alcune risposte.
WEBB, tra le indagini previste per il primo anno, analizzerà due esopianeti caldi classificati come “super-Terre”, per le loro dimensioni e per la composizione rocciosa. Il primo è il 55 Cancri e ricoperto di lava, mentre il secondo è l’airless LHS 3844 b.
I ricercatori analizzeranno i pianeti con gli spettrografi ad alta precisione di Webb, fornendo così informazioni sulla diversità geologica dei pianeti in tutta la galassia e l’evoluzione di pianeti rocciosi simile alla Terra.
La super-Terra 55 Cancri e
55 Cancri e orbita a meno di 1,5 milioni di miglia dalla sua stella, un corpo molto simile al nostro Sole. La distanza del pianeta dalla sua stella è 1/25 della distanza presente tra Mercurio ed il Sole.
Il pianeta completa un circuito in meno di 18 ore e presenta delle temperature superficiali al di sopra del punto di fusione dei tipici minerali che formano le rocce. Inoltre, si pensa che il lato diurno del pianeta sia ricoperto da oceani di lava. I ricercatori ritengono che i pianeti, che orbitano così vicino alla loro stella, siano bloccati dalle maree, con un lato sempre rivolto verso la loro stella.
Questa condizione stabilisce che il punto più caldo del pianeta dovrebbe essere quello che si trova di fronte alla stella, con una quantità di calore, proveniente dal lato diurno, che non dovrebbe modificarsi molto nel tempo. Ma molto probabilmente questa non è la condizione presente su questo pianeta.
Le osservazioni effettuate dal telescopio spaziale Spitzer della NASA su 55 Cancri, suggeriscono che la regione più calda è sfalsata dalla parte che si trova di fronte alla stella più direttamente, mentre la quantità totale di calore rilevata dal lato diurno varia.
Il super-pianeta 55 Cancri e ha un’atmosfera densa?
Una possibile spiegazione sulle osservazioni raccolte è che il pianeta ha un’atmosfera dinamica che ne sposta il calore. Renyu Hu, del JPL che guida un team che utilizzerà la NIRCam (Near-Infrared Camera) e il Mid-Infrared Instrument (MIRI) di Webb per catturare lo spettro di emissione termica del lato diurno del pianeta, ha spiegato che: “55 Cancri e potrebbe avere un’atmosfera densa dominata da ossigeno o azoto. Se il pianeta ha un’atmosfera, Webb ha la sensibilità idonea e la gamma di lunghezze d’onda per poterla rilevare, determinando così di cosa è fatta”.
Forse piove lava la sera su 55 Cancri e
Una possibilità molto interessante è che 55 Cancri e non sia in realtà bloccato a marea, ma potrebbe essere simile a Mercurio, e quindi ruotare tre volte su se stessa ogni due orbite. Il pianeta, di conseguenza, avrebbe un ciclo giorno-notte.
Alexis Brandeker, ricercatore dell’Università di Stoccolma che guida un altro team che studia il pianeta, a tal proposito ha spiegato che: “Questo potrebbe spiegare perché la parte più calda del pianeta è sfalsata. Esattamente come sulla Terra, ci vorrebbe del tempo prima che la superficie si riscaldi. Il momento più caldo della giornata sarebbe il pomeriggio, e non proprio a mezzogiorno”.
Il team di Alexis Brandeker intende testare questa ipotesi utilizzando la NIRCam, uno strumento in grado di misurare il calore emesso dal lato illuminato di 55 Cancri e durante quattro differenti orbite. Se il pianeta dovesse avere le caratteristiche ipotizzate ogni emisfero sarà osservabile due volte. Inoltre, si dovrebbe rilevare qualsiasi differenza tra gli emisferi.
Se questo scenario è corretto la superficie si riscalderebbe, si scioglierebbe e persino vaporizzerebbe durante il giorno, formando così un’atmosfera molto sottile, una formazione che Webb potrebbe rilevare.
La fresca super-Terra LHS 3844 b
LHS 3844 b, a differenza di 55 Cancri e che fornirà informazioni sulla geologia esotica di un mondo ricoperto di lava, offrirà un’opportunità unica per poter analizzare la roccia solida sulla superficie di un esopianeta.
LHS 3844 b, esattamente come 55 Cancri e, orbita estremamente vicino alla sua stella, completando un giro in sole 11 ore. Il pianeta, nonostante la sua vicinanza, non è abbastanza caldo da fondere la superficie, questo perché la sua stella è relativamente piccola e fredda. Le osservazioni raccolte da Spitzer indicano che è molto improbabile che il pianeta abbia un’atmosfera rilevante.
Di cosa è fatta la superficie di LHS 3844 b?
La superficie di LHS 3844 b non si potrà visualizzare direttamente con WEBB. Nonostante ciò, la mancanza di un’atmosfera oscurante consentirà di studiare la superficie attraverso la spettroscopia. Laura Kreidberg, del Max Planck Institute for Astronomy, ha spiegato che: “Diversi tipi di roccia hanno spettri diversi. È possibile osservare direttamente con gli occhi che il granito è di colore più chiaro rispetto al basalto. Ci sono differenze simili nella luce infrarossa emessa dalle rocce”.
Il team di Kreidberg utilizzerà MIRI per riuscire a catturare lo spettro di emissione termica del lato diurno di LHS 3844 b. Successivamente, sarà confrontato con gli spettri di rocce conosciute, come il basalto e il granito, per determinarne la composizione. Lo spettro, se il pianeta è vulcanicamente attivo, potrebbe anche rivelare la presenza di tracce di gas vulcanici.
Conclusioni
Le osservazioni effettuate su questi due pianeti saranno solo le prime svolte sugli oltre 5.000 esopianeti presenti nella galassia. Laura Kreidberg, ritiene che: “Le informazioni raccolte ci daranno nuove fantastiche prospettive sui pianeti simili alla Terra in generale, aiutandoci a capire come sarebbe stata la Terra primordiale quando faceva caldo come lo sono questi pianeti oggi”.
Il James Webb Space Telescope risolverà i misteri del nostro sistema solare, guarderà oltre a mondi lontani attorno ad altre stelle e sonderà le misteriose strutture e origini del nostro universo e il nostro posto in esso.
Ulteriori informazioni
Le illustrazioni che mostrano come potrebbe essere l’esopianeta 55 Cancri e, sono in base all’attuale comprensione del pianeta. 55 Cancri e è un pianeta roccioso con un diametro quasi doppio di quello della Terra, in orbita a sole 0,015 unità astronomiche dalla sua stella simile al Sole.
Il pianeta, a causa della sua orbita stretta, è estremamente caldo, con temperature diurne che raggiungono i 4.400 gradi Fahrenheit, corrispondenti a circa 2.400 gradi Celsius. Nonostante non esista nulla di simile nel nostro sistema solare, pianeti come questo, ossia rocciosi, delle dimensioni all’incirca della Terra, estremamente caldi e vicini alle loro stelle non sono poi così rari nella galassia della Via Lattea.
