Il telescopio NASA Spitzer ha studiato l’atmosfera dell’esopianeta roccioso LHS 3844b3 min di lettura

Gli esopianeti sono pianeti che orbitano attorno a stelle diverse dal Sole nella nostra galassia. Al momento, gli esopianeti conosciuti sono ormai più di 4000.

Il maggior contribuente alla scoperta di nuovi esopianeti è stato sicuramente il telescopio spaziale NASA Kepler, ormai andato in pensione dopo un decennio di attività.

In orbita nello spazio ora abbiamo il telescopio NASA TESS, con l’obiettivo di scovare esopianeti attorno alle stelle più luminose e vicine a noi. Questo obiettivo nasconde in realtà il vero obiettivo della missione: se troviamo pianeti vicini sarà più facile studiarne l’atmosfera con altri telescopi, dallo spazio oppure anche da terra.

TESS è ormai in orbita da più di un anno (fu lanciato il 18 aprile 2018) e ha già scoperto diversi esopianeti vicini. Ma per quanto riguarda le osservazioni di questi pianeti con altri telescopi per studiarne l’atmosfera?

Oggi vi racconto di un esempio di ciò. Vi racconto il caso dell’esopianeta LHS 3844b, scoperto nel 2018 da TESS.

Che tipo di pianeta è LHS 3844b?

LHS 3844b si trova a 48,6 anni luce da noi, quindi è relativamente vicino (come ci aspettiamo dalle scoperte di TESS) e dovrebbe essere un pianeta di tipo roccioso, cioè di tipo terrestre.

I dati e i modelli ci dicono che il pianeta LHS 3844b dovrebbe essere fatto principalmente di basalto (Fonte: [1])

Questo pianeta è stato scoperto grazie al metodo dei transiti: quando LHS 3844b passa davanti alla stella attorno a cui orbita (che si chiama LHS 3844) allora si nota un calo di luminosità della stella stessa. Siccome il pianeta passa regolarmente davanti alla sua stella (perché ci orbita attorno), allora i cali di luminosità pure sono periodici: ecco scoperto l’esopianeta.

Il calo di luminosità della luce della stella indica il passaggio di un pianeta (Fonte: [1])

La stella LHS 3844 è una stella di classe M: è molto piccola, di colore rosso e ha una temperatura superficiale dell’ordine dei 3000 gradi Celsius (il Sole, per confronto, ha una temperatura superficiale di circa 5500 gradi Celsius). Le stelle di classe M sono del tipo più abbondante presente nella nostra galassia e la probabilità di trovarci un pianeta attorno è elevata. Per questo è molto importante studiare per bene questo tipo di sistemi stellari e planetari, quando li becchiamo.

Ma c’è un’atmosfera su LHS 3844b?

Il telescopio spaziale NASA Spitzer è stato costruito per osservare l’universo alle lunghezze d’onda della luce infrarossa.

In generale, tutti i corpi che hanno una certa temperatura emettono luce a una certa lunghezza d’onda. La Terra, per esempio, è scaldata dal Sole, raggiunge una certa temperatura e poi emette proprio luce infrarossa. In questo modo i corpi emettono energia sotto forma di luce.

La stessa cosa accade all’esopianeta LHS 3844b: emette luce infrarossa e NASA Spitzer non si è lasciato sfuggire questa luce da osservare.

E che cosa ha scoperto Spitzer?

Prima di tutto una premessa: secondo i dati, l’esopianeta LHS 3844b impiega 11 ore per fare un giro intorno alla sua stella; ciò vuol dire che LHS 3844b, con un’orbita così rapida, mostrerebbe sempre la stessa faccia alla sua stella durante l’orbita, un po’ come fa la Luna con la Terra. Quindi, mezzo esopianeta è scaldato di continuo dalla stella e mezzo invece no.

Spitzer ha potuto misurare, durante l’orbita dell’esopianeta, la temperatura di entrambe le metà del pianeta e ha trovato una differenza di temperatura molto elevata, di circa 1000 gradi.

Perciò, la conclusione è : su LHS 3844b non ci dovrebbe essere alcuna atmosfera.

Questa conclusione nasce dal fatto che se ci fosse atmosfera allora l’aria calda da lato illuminato avrebbe contribuito, circolando, a diminuire la differenza di temperatura con l’altro lato sempre al buio. Tecnicamente, i dati escludono fortemente la presenza di una pressione atmosferica pari a circa 10 volte quella della Terra; inoltre escludono una pressione atmosferica circa quella della Terra, ma in caso di improbabili condizioni ancora non verificate per bene, questa eventualità potrebbe ancora essere considerata.

Ma quest’ultimo scenario è altamente improbabile, anche perché data la vicinanza del pianeta alla stella madre, l’atmosfera sarebbe tirata via a causa dell’intensa attività della stella stessa. Infatti le stelle di tipo M, sebbene più piccole del nostro Sole, sono molto più malefiche: emettono una gran quantità di luce ultravioletta in grado di distruggere le molecole presenti in una eventuale atmosfera di un pianeta. E, più vicino un pianeta alla sua stella di classe M, peggiore è la situazione.

Insomma, alla fine sarebbe meglio se avessimo trovato, attorno a una stella di tipo M, un esopianeta con atmosfera al seguito. Tuttavia, anche studi come quelli relativi all’esopianeta LHS 3844b sono utili e importantissimi (e ci mancherebbe!) perché possono mettere dei vincoli importanti sui meccanismi (esterni e interni al pianeta) che spiegano perché un pianeta riesce o non riesce a trattenere un sottile strato di gas attorno alla sua superficie, cioè un’atmosfera che renderebbe il pianeta estremamente interessante.


[1] Kreidberg et al., “Absence of a thick atmosphere on the terrestrial exoplanet LHS 3844b,” Nature 19 August 2019 [pdf su ArXiv]

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