Trovato un esopianeta in fascia abitabile con acqua nell’atmosfera4 min di lettura

Qualche tempo fa vi ho raccontato della possibile presenza di acqua sui pianeti del sistema TRAPPIST-1. In quel caso si trattava solo di un indizio fornito dai modelli teorici e, concludevo nel post, bisogna studiare le atmosfere degli esopianeti per capire se l’acqua c’è davvero oppure no.

Ecco, nel caso dell’esopianeta K2-18 b è stato fatto proprio questo, grazie a una ricerca di alcuni astrofisici della UCL di Londra.

Per dovere di cronaca, questa non è la prima volta in cui è stata scoperta dell’acqua nell’atmosfera di un pianeta; ma è la prima volta in cui l’acqua è scoperta in un pianeta che si trova alla giusta distanza dalla sua stella e quindi che ha la giusta temperatura per avere anche acqua liquida in superficie.

Ma torniamo alla notizia di oggi.

Com’è questo pianeta K2-18 b?

K2-18 b è un pianeta scoperto nel 2015 dal telescopio spaziale Kepler. K2-18 b orbita una stella nana rossa a circa 110 anni luce di distanza, cioè a circa un milione di miliardi di km da noi.

La cosa interessante di questo esopianeta è che si trova a una distanza tale dalla sua stella da essere nella cosiddetta fascia abitabile; ovvero, K2-18 b si trova alla distanza giusta dalla sua stella per avere eventualmente acqua liquida sulla sua superficie.

Già, perché K2-18 b ha massa però 8 volte maggiore della Terra e un raggio doppio (quindi K2-18 b è più grosso del nostro pianeta). Non è chiaro se sia gassoso o roccioso, di sicuro ha un’atmosfera molto spessa.

Hubble vede tutto

Sebbene scoperto da Kepler, l’esopianeta K2-18 b è stato studiato anche dal telescopio spaziale Hubble.

L’obiettivo? Studiare la luce che filtra dall’atmosfera di K2-18 b ogni volta che l’esopianeta passa (tecnicamente si dice transita) davanti alla sua stella.

Infatti, durante un transito la luce della stella (che sta dietro) passa attraverso l’atmosfera del pianeta; le molecole dell’atmosfera (a seconda del loro tipo) assorbono alcune frequenze ben precise di quella luce. Perciò studiando la luce della stella durante un transito in realtà possiamo studiare l’atmosfera (se c’è) dell’esopianeta.

La luce della stella che passa attraverso l’atmosfera è assorbita dalle molecole dell’atmosfera e ci dà informazioni su che cosa ci sia attorno al pianeta.

L’atmosfera di K2-18 b è stata studiata grazie a 8 transiti del pianeta davanti la sua stella. Il telescopio spaziale Hubble ha registrato questi transiti dal 6 dicembre 2015 al 30 novembre 2017.

La camera WFC3 a bordo di Hubble, che osserva la luce alle frequenze dell’infrarosso vicino al colore rosso, è ideale per cercare segni di vapore acqueo nell’atmosfera degli esopianeti. La WFC3 ha raccolto i dati degli 8 transiti del pianeta K2-18 b e gli astrofisici hanno confrontato i modelli teorici con i dati.

Ma Hubble, come dice il titolo di questo paragrafo, vede tutto, per esempio il periodo di K2-18 b (il tempo che l’esopianeta impiega a fare un giro attorno alla sua stella) è di circa 32 giorni terrestri.

Tuttavia, piccolo inciso, i dati raccolti da Hubble non tornano proprio perfettamente con quelli di Kepler che il pianeta l’ha scoperto. Il motivo è ancora oggetto di indagine ma le possibilità sono due: i dati di Kepler non erano sufficienti per ottenere una stima abbastanza precisa del periodo, oppure, altra spiegazione, i dati di Hubble mostrerebbero l’eventuale presenza di un altro pianeta nel sistema in cui si trova K2-18 b.

Ma questa è un’altra storia.

Che cosa c’è nell’atmosfera di K2-18 b?

I modelli teorici sono dei modelli matematici che contengono le abbondanze delle varie molecole presenti nell’atmosfera degli esopianeti.

Cambiando i valori delle abbondanze cambia il modello. L’obiettivo è trovare i valori che rendono il modello più vicino a rappresentare i dati, dal punto di vista statistico.

Nel caso di K2-18 b gli astrofisici della UCL hanno fatto diversi modelli: uno con acqua e azoto, uno solo con acqua, uno con acqua e nuvole di elio e idrogeno molecolare. Poi hann preso, per esempio, questi tre modelli e li hanno confrontati con i dati ottenuti dalla WFC3 a bordo del telescopio Hubble.

Ecco che cosa hanno trovato.

Sull’asse orizzontale c’è la lunghezza d’onda della luce, sull’asse verticale il rapporto tra raggio del pianeta e della stella. I puntini neri sono i dati di Hubble (le linee verticali sono gli errori associati a quelle misure); in verde c’è il modello acqua + nuvole, in arancio c’è il modello acqua + azoto, in azzurro c’è il modello con solo acqua. I modelli sono fasce colorate anziché linee perché mostrano anch’essi gli errori teorici (Tratto da Tsiaras et al, 2019).

Come vedete, i vari modelli ricalcano abbastanza bene i dati osservati. Certo, nessuno dei modelli è perfetto, segno che l’atmosfera di K2-18 b non è così semplice da modellare, eppure una cosa è chiara: ci deve essere l’acqua, visto che l’acqua è presente in tutti e tre i modelli.

In futuro, il telescopio spaziale James Webb della NASA e la missione ARIEL (Atmospheric-Remote sensing Infrared Exoplanet Large Survey) dell’ESA potranno studiare ancora meglio le caratteristiche dell’atmosfera di K2-18 b, perché queste due missioni sono pensate per studiare frequenze nel pieno infrarosso, dove la maggior parte delle molecole assorbe luce.

Quindi che cosa dobbiamo aspettarci da K2-18 b?

Ora, sia chiaro: non sappiamo ancora neanche se K2-18 b sia abitabile. Sappiamo che potenzialmente le condizioni ci sono, ma è tutto ancora da capire. Se un pianeta è nella fascia abitabile vuol dire che vale la pena investire in ulteriori studi per approfondire, ma le conclusioni si potranno trarre solo una volta fatti questi studi di approfondimento.

Ricordiamoci una cosa importante: K2-18 b orbita una stella nana rossa, un tipo di stella che emette molta luce nell’infrarosso, ultravioletti e raggi X anziché nel visibile e inoltre ogni tanto fa delle eruzioni luminose (dette flare). Questo tipo di stelle non è proprio famoso per essere il tipo di stella ideale in cui emozionarsi per romantici tramonti.

Giusto per farvi un esempio, Proxima b è l’esopianeta più vicino a noi che orbita attorno alla stella nana rossa Proxima Centauri e sappiamo che riceve una quantità di luce ultravioletta e raggi X centinaia di volte maggiore di quella che riceviamo noi dal Sole.

Comunque sia, stiamo facendo passi da gigante con lo studio degli esopianeti. Chi di noi, 20 anni fa poteva immaginare di arrivare in poco tempo così vicini a capire l’atmosfera di un pianeta distante centinaia di anni luce? Per non parlare del fatto che oggi conosciamo già oltre 4000 pianeti nella nostra galassia, la Via Lattea.

Per esempio, la missione NASA TESS sta proprio cercando sistemi planetari attorno a stelle vicine e luminose, così da sfruttare al massimo i telescopi terrestri per guardare bene proprio le atmosfere dei pianeti vicini che verranno scoperti.

Non siamo ancora di fronte a conclusioni definitive e probabilmente ci vorranno ancora anni prima di capire meglio com’è fatto davvero K2-18 b, anche solo per verificare ulteriormente la scoperta appena fatta dell’acqua nell’atmosfera di K2-18 b. Quindi, va bene la scoperta, ma andateci piano con pensieri su eventuali alieni.

Tuttavia, stiamo parlando della ricerca di potenziali pianeti abitabili come la Terra, praticamente il sogno (o l’incubo?) di tutti noi esseri umani. Anche un piccolo passo preliminare come quello della scoperta su K2-18 b è un passo importante e da sottolineare. C’è ancora tantissimo da fare.

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