Il protagonista di questa storia è un pianeta gigante gassoso, dal poetico nome di HD209458b. A differenza dei giganti gassosi del Sistema Solare, Giove e Saturno, è un pianeta che orbita attorno alla sua stella ad una distanza di poco più di 7 milioni di chilometri, ovvero un ventesimo della distanza che separa la Terra dal Sole. Con il suo periodo di tre giorni e mezzo ed una temperatura di equilibrio estremamente elevata, HD209458b è un oggetto particolarmente interessante da studiare poiché presenta condizioni fisiche estreme, non presenti nel nostro Sistema. Inoltre, per grande fortuna degli astronomi, HD209458b è un pianeta transitante: ogni tre giorni e mezzo si frappone tra noi e la sua stella, causandone una parziale occultazione. Durante i transiti, la luce della stella viene filtrata dall’atmosfera del pianeta che lascia le “impronte” caratteristiche delle molecole in essa contenute. Queste impronte si presentano come una densa foresta di migliaia di righe di assorbimento che è possibile risolvere grazie a spettrografi ad alta risoluzione. Gli spettri così ottenuti hanno permesso al nostro team di individuare per la prima volta simultaneamente sei specie molecolari: acqua, monossido di carbonio, acido cianidrico, metano, ammoniaca e acetilene. Mai prima d’ora era stata studiata con un simile livello di dettaglio la composizione chimica dell’atmosfera di un pianeta extrasolare.
Per quanto l’atmosfera contribuisca in maniera quasi irrilevante alla massa del pianeta, in essa sono contenute le tracce della sua storia di formazione ed evoluzione. Tracce che, come pezzi di puzzle, vanno incasellate una accanto all’altra in modo che sia possibile ottenere un quadro globale.
Secondo gli attuali modelli teorici che descrivono le atmosfere esoplanetarie, la scoperta di così tante molecole nell’atmosfera di HD209458b, molte delle quali contenenti il carbonio, indicherebbe una chimica dell’atmosfera più ricca di carbonio che di ossigeno. Dai modelli fisici che descrivono il disco protoplanetario, luogo di formazione del pianeta, si ha una maggiore abbondanza di carbonio allo stato gassoso al di là della linea di condensazione dell’acqua, che cattura parte dell’ossigeno disponibile in forma solida, ovvero a diverse unità astronomiche dalla stella madre (una unità astronomica equivale alla distanza Sole-Terra). E’ quindi probabile che HD209458b si sia formato oltre questa linea di condensazione. Confrontandolo con il Sistema Solare, HD209458b si sarebbe pertanto formato oltre l’orbita di Marte, più probabilmente fra l’orbita di Giove e quella di Saturno, per poi migrare verso la sua stella fino alla distanza in cui lo osserviamo oggi, ossia a circa un decimo della distanza di Mercurio dal Sole.
L’approccio nell’analisi dei dati che ha portato a questa scoperta è anche un importante passo verso lo studio delle atmosfere dei pianeti rocciosi. Quando saranno disponibili i telescopi di nuova generazione, quali gli extremely large telescopes, sarà possibile cercare nell’atmosfera degli esopianeti di tipo terrestre veri e propri biomarcatori, come l’ossigeno molecolare, che possano indicare la presenza di vita su di essi.
Per ulteriori informazioni:
Lo studio dal titolo “Five carbon- and nitrogen-bearing species in a hot giant planet’s atmosphere” è stato pubblicato online il 7 aprile, 2021 sulla rivista Nature guidato da Paolo Giacobbe con Aldo S. Bonomo, Alessandro Sozzetti, Gloria Guilluy e Mario Damasso.
Image credits: Marco Galliani -Media INAF
