Scienza

Venti impetuosi su un pianeta extrasolare

Mappato il sistema meteo di un pianeta extrasolare.

HD 189733 Ab è un pianeta extrasolare scoperto nel 2005 che orbita attorno alla stella HD 189733 A, la quale dista circa 63 anni luce dalla Terra in direzione della costellazione della Volpetta. Questa stella, una nana arancione, fa parte di un sistema binario di cui l’altra componente è una debole nana rossa da cui dista 216 Unità Astronomiche (la distanza Terra-Sole, 150 milioni di km) e orbita attorno al comune centro di massa in circa 32.000 anni.

Questo esopianeta è un gigante gassoso simile a Giove, classificabile tra i pianeti “gioviani caldi”. Possiede una massa di circa il 16% superiore a quella di Giove e l'estrema vicinanza alla stella madre, attorno alla quale orbita in appena 2,2 giorni ad una velocità orbitale di 152,5 km/s e ad una distanza di soli 4,5 milioni di km, lo rende un pianeta con scarse prospettive per la vita.

Un ambiente infernale. Nel 2006, grazie alle osservazioni effettuate tramite il telescopio spaziale Spitzer, furono individuate delle forti emissioni termiche provenienti dal pianeta La scoperta ha permesso di fornire una stima precisa della temperatura superficiale del pianeta. Il telescopio Spitzer osservò per 33 ore consecutive HD 189733 Ab a partire da quando solo il suo lato oscuro era visibile dalla Terra, eseguendo per la prima volta una mappatura termica su un pianeta extrasolare. Poiché orbita vicino alla propria stella, il pianeta è in rotazione sincrona con essa volgendole sempre lo stesso emisfero.

Come previsto, la temperatura è risultata maggiore nel lato perennemente illuminato, tuttavia, probabilmente per i forti venti che caratterizzano l'atmosfera del pianeta che spirano alla velocità di 10.000 km/h, il calore viene distribuito anche nel lato oscuro, dove è stata stimata una temperatura di poco superiore ai 600 K°C, contro i quasi 950 °C della superficie illuminata.

Il grafico in alto a sinistra mostra le temperature nei vri strati dell'atmosfera dell'esopianeta HD 189733 Ab. © NASA/ESA

Studi successivi hanno stimato la temperatura superficiale del pianeta (usando due tecniche diverse) compresa tra circa 1.050 °C e 1.270 °C. Altre misure hanno permesso di stabilire che la temperatura dello strato esterno dell’atmosfera raggiunge i 3.000 °C mentre nella parte più bassa è di oltre 1.500 °C inferiore.

Un'atmosfera con vapore acqueo, metano e anidride carbonica. Nel 2007, tramite analisi spettrometriche, è stata annunciata la presenza di vapore acqueo nell'atmosfera del pianeta. È il secondo esopianeta in cui ci sono state trovate evidenze di acqua. Questa scoperta aumenta la probabilità che un tale elemento essenziale per la vita possa trovarsi anche in pianeti più simili alla Terra. L’anno successivo, infine, osservazioni effettuate con il telescopio spaziale Hubble e con il Very Large Telescope (VLT) hanno rilevato la presenza di metano, anidride carbonica e monossido di carbonio nell’atmosfera del pianeta.

In questo schema il pianeta è mostrato in tre posizioni diverse mentre si sposta davanti alla sua stella madre. Il cambiamento della retroilluminazione (la superficie della stella è più luminosa al centro, rispetto ai bordi del disco) permette di misurare l'assorbimento da parte delle diverse zone atmosferiche. Analizzando lo spostamento Doppler dell'assorbimento, il team ha potuto determinare la velocità dei venti. La regione blu si sta muovendo verso la Terra a circa 19.300 km/h, mentre la regione rossa si sta allontanando a circa 8.000 km/h. Effettuando le opportune correzioni, necessarie per tenere conto della rotazione del pianeta, ne deriva una velocità dei venti pari a circa 8.700 km/h in direzione est

La prima mappa meteo di un esopianeta. Adesso, un gruppo di ricercatori dell'Università di Warwick (Coventry, Regno Unito), mappando il suo sistema meteorologico, ha scoperto che su questo esopianeta i venti soffiano a una velocità di oltre 2 km/s, muovendosi dal lato diurno a quello notturno del pianeta. Si tratta della prima mappa meteo, anche se molto elementare, effettuata al di fuori del nostro Sistema Solare. Mentre abbiamo già osservato i venti su altri esopianeti, finora non eravamo mai stati in grado di misurare direttamente e mappare un sistema meteo.

Su HD 189733 Ab la velocità dei venti è circa 20 volte superiore a quella che possono raggiungere sulla Terra. E’ stata misurata usando la spettroscopia ad alta risoluzione dell'assorbimento del sodio presente nella sua atmosfera. A seconda di come le zone atmosferiche di HD 189733 Ab, a causa della rotazione del pianeta, si muovono verso la Terra o si allontano, la luce proveniente da queste regioni, per effetto Doppler, cambia la lunghezza d'onda in maniera proporzionale alla velocità di allontanamento o di avvicinamento rispetto all’osservatore, permettendo così misurarla.

Il team spera di poter estendere questa tecnica allo studio dei pianeti rocciosi simili alla Terra. "Siamo entusiasti di aver trovato un modo per mappare i sistemi meteo su pianeti lontani", ha detto Peter Wheatley, uno dei coautori dello studio. "Man mano che svilupperemo ulteriormente questa tecnica, saremo in grado di studiare i flussi del vento con maggior dettaglio e ricavare carte meteorologiche di pianeti più piccoli".

18 novembre 2015 Mario Di Martino
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