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16 Gennaio 2023
12:04

Il James Webb Space Telescope ha scoperto il suo primo esopianeta: ecco com’è fatto LHS 475 b

Si chiama LHS 475 b e si trova a 41 anni luce da noi. È un pianeta roccioso grande come la nostra Terra, ma molto più vicino alla sua stella, che è una nana rossa.

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Il James Webb Space Telescope ha scoperto il suo primo esopianeta: ecco com’è fatto LHS 475 b
esopianeta james webb
Credit: NASA, ESA, CSA, L. Hustak (STScI)

Il telescopio spaziale James Webb, per la prima volta, ha confermato l'esistenza di un esopianeta chiamato LHS 475 b di cui prima c'erano soltanto indizi. È la sua prima scoperta di un pianeta extrasolare! Finora il telescopio spaziale della NASA aveva osservato pianeti extrasolari già scoperti da altri strumenti. Ora però, Si tratta di un pianeta simile alla Terra in quanto a densità e dimensioni, ma molto più caldo. È un importante banco di prova per lo studio di questi oggetti così importanti da un punto di vista astrobiologico.

Lanciato il 25 dicembre 2021 e operativo dall'estate del 2022, il James Webb infatti è pensato principalmente per osservare oggetti molto deboli e distanti nell'universo profondo. Ha osservato per esempio la stella più lontana a noi nota e la galassia più lontana a noi nota. Tuttavia, uno dei suoi obiettivi scientifici è anche la ricerca di pianeti extrasolari (o esopianeti, cioè pianeti in orbita attorno a stelle diverse dal Sole) e soprattutto la determinazione della composizione chimica delle loro atmosfere – così da per individuare indizi della presenza di vita su questi mondi.

Come il James Webb ha scoperto il suo primo esopianeta

La stella LHC 475 si trova a 41 anni luce da noi nella costellazione australe dell'Ottante, in cui risiede anche il Polo Sud Celeste. Attorno a questa stella il telescopio spaziale TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) della NASA, il cui scopo è proprio scoprire nuovi pianeti extrasolari, ha individuato indizi della presenza di un pianeta. Serviva però uno strumento più sensibile per confermare o smentire la sua esistenza.

Ecco che allora è giunto in aiuto James Webb, il più avanzato telescopio spaziale mai realizzato. Il metodo con cui Webb ha scoperto il pianeta è piuttosto semplice e prende il nome di metodo dei transiti. Come si può intuire dal nome, questo metodo funziona solamente quando un pianeta, orbitando attorno alla sua stella madre, ne oscura il disco rispetto alla posizione in cui ci troviamo noi osservatori terrestri. Se il pianeta orbita attorno alla stella senza passarle davanti rispetto alla nostra linea di vista, allora non è possibile individuare il pianeta usando questo metodo.

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Schema del funzionamento del metodo dei transiti (credit: NASA’s Goddard Space Flight Center).

Quello che dovrà fare un telescopio – e che ha fatto James Webb con LHS 475 – è confermare che la luminosità della stella diminuisce regolarmente nel tempo e la diminuzione ha una durata costante ogni volta. Questa diminuzione corrisponde naturalmente al transito del pianeta davanti al disco stellare.

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Il crollo nella luminosità di LHS 475 indica la presenza di un pianeta in orbita attorno alla stella. I punti viola indicano le misurazioni di luminosità effettuate dallo spettrografo NIRSpec di James Webb, mentre la curva arancione rappresenta l’andamento che meglio interpola i dati (credit: NASA, ESA, CSA, L. Hustak (STScI)).

Le caratteristiche del nuovo pianeta extrasolare LHS 475 b

L'esistenza dell'esopianeta è stata dunque confermata e il pianeta ha preso il nome LHS 475 b, secondo la convenzione astronomica che dà il nome ai pianeti extrasolari aggiungendo al nome della stella (in questo caso LHS 475) una lettera alfabetica a partire da “b” che indica l'ordine di scoperta del pianeta. Pertanto, il nome “LHS 475 b” significa “primo pianeta scoperto attorno alla stella LHS 475”.

Usando i dati raccolti da James Webb gli astronomi sono stati in grado di ricavare diverse informazioni su questo mondo distante. È innanzitutto un pianeta roccioso con dimensioni praticamente identiche a quelle della Terra (il suo diametro corrisponde al 99% del diametro terrestre). Sappiamo inoltre dai dati sui transiti che il pianeta passa davanti alla sua stella ogni 2 giorni: significa che il suo periodo orbitale (ovvero la durata del suo “anno”) è estremamente breve e dunque LHS 475 b è molto vicino alla sua stella. Nonostante la stella sia una nana rossa, cioè una stella molto più fredda del nostro Sole, il pianeta è troppo vicino per trovarsi nella fascia abitabile. Gli astronomi hanno calcolato che la sua temperatura dovrebbe aggirarsi attorno a qualche centinaio di gradi Celsius, paragonabile quindi a quella del pianeta Venere.

Le osservazioni sull'atmosfera

Anche se LHS 475 b è incapace di sostenere forme di vita, vista la sua temperatura elevatissima, è molto interessante da un punto di vista scientifico capire se il pianeta possieda un'atmosfera e, in caso affermativo, quale sia la composizione chimica di quest'ultima. Queste sono domande a cui ora non abbiamo risposta, e per questo sono state già programmate ulteriori osservazioni da parte di James Webb. I dati finora raccolti non sono infatti conclusivi e occorrono osservazioni più mirate e specifiche.

Non sappiamo nemmeno se il pianeta possieda effettivamente un'atmosfera. La stella attorno a cui orbita è piuttosto fredda (la sua temperatura superficiale è circa la metà di quella del Sole), ma le nane rosse sono solite emettere brillamenti piuttosto violenti, potenzialmente in grado di strappare l'atmosfera da un pianeta sufficientemente vicino.

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Illustrazione artistica di una nana rossa interessata da brillamenti in grado di influenzare i pianeti circostanti (credit: NASA, ESA and D. Player (STScI)).

Ma la cosa più ineressante è capire quali molecole sono eventualmente presenti nell'atmosfera di questo pianeta. Questo è un ottimo banco di prova per testare le capacità di James Webb di caratterizzare la composizione chimica delle atmosfere degli esopianeti rocciosi, un compito fondamentale per individuare eventuali indizi della presenza di vita sulla superficie di questi mondi.

Un esempio?
L'ossigeno. Un mondo roccioso con un'atmosfera che presenta ossigeno in abbondanza può essere un indizio molto forte della presenza di vita, dal momento che l'ossigeno è una molecola instabile la cui abbondanza diminuisce rapidamente nell'atmosfera di un pianeta, a meno che non ci sia qualche meccanismo in grado di aggiungerne continuamente di nuova. Poiché l'unico meccanismo noto è quello biologico (la fotosintesi, per intenderci), trovare un pianeta con molto ossigeno in atmosfera significherebbe che probabilmente quel pianeta è abitato. Non è un caso se l'atmosfera terrestre è composta al 21% di ossigeno!

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I dati spettroscopici al momento disponibili sulla possibile atmosfera di LHS 475 b confrontati con alcuni modelli. La precisione dei dati è attualmente troppo bassa per poter distinguere la composizione chimica dell’eventuale atmosfera di LHS 475 b (credit: NASA, ESA, CSA, L. Hustak (STScI)).

Nel caso di LHS 475 b, si vede dalla figura in alto che i dati a disposizione non permettono di distinguere la composizione chimica dell'atmosfera, essendo compatibili sia con un'atmosfera composta al 100% da metano (linea verde) sia con un'atmosfera composta interamente da anidride carbonica (linea viola) ma anche con un'atmosfera priva di alcune caratteristiche spettroscopiche (linea arancione). Ecco perché sono state fissate osservazioni più precise di questo pianeta!

James Webb è l'unico strumento attualmente operativo in grado di effettuare queste misurazioni nell'atmosfera dei pianeti extrasolari. Per questo è considerato così importante per chiunque si occupi di astrobiologia!

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