Rilevata acqua nell’atmosfera di un esopianeta roccioso posto nella zona abitabile della sua stella

Gli astronomi hanno effettuato una scoperta particolarmente significativa: acqua nell'atmosfera di un esopianeta a 111 anni luce di distanza dalla Terra.

0
235
Individuato un pianeta roccioso con acqua nell'atmosfera

Circa il 50 percento della composizione dell’atmosfera di K2-18b potrebbe essere vapore acqueo. Ma a differenza di altri esopianeti giganti su cui è stata rilevata l’acqua atmosferica, K2-18b è una super-Terra. Potrebbe essere roccioso, come la Terra, Marte e Venere.

Questa scoperta potrebbe aiutarci non solo a comprendere le atmosfere degli esopianeti delle zone abitabili in generale, ma anche quelle degli esopianeti rocciosi di zone abitabili in orbita stretta attorno a stelle nane rosse.

Trovare acqua in un mondo potenzialmente abitabile diverso dalla Terra è incredibilmente eccitante“, ha detto l’astronomo Angelos Tsiaras dell’University College di Londra. K2-18b non è una ‘Terra 2.0’ in quanto è significativamente più pesante e ha una diversa composizione atmosferica. Tuttavia, ci avvicina a rispondere alla domanda fondamentale: la Terra è unica“?

K2-18b è stato scoperto nel 2015 ed è stato un esopianeta abbastanza complicato da definire. Sappiamo che orbita attorno a una stella nana rossa di nome K2-18 abbastanza da vicino, completando l’orbita in 33 giorni. Inoltre, i livelli di irradiazione stellare del pianeta sono simili a quelli della Terra (eccetto per l’alta attività dei brillamenti tipica delle nane rosse).

Il percorso orbitale di questo pineta si trova proprio nel bel mezzo della zona abitabile della stella – non troppo calda da far evaporare l’acqua, né così fredda mantenerla perennemente ghiacciata.

Sappiamo anche che il pianeta è grande circa il doppio della Terra e circa otto volte la massa. Gli astronomi hanno persino ridotto il pianeta a due possibili tipi. Nel 2017, un team ha stabilito che potrebbe essere un pianeta roccioso con un’atmosfera, come la Terra, ma più grande, o un pianeta con un interno prevalentemente acquoso, coperto da una spessa crosta di ghiaccio, come Encelado o Europa.

Ora, la nuova ricerca suggerisce che K2-18b ha un’atmosfera.

Il pianeta è stato rilevato dal telescopio orbitale Kepler, che rilevava i pianeti tramite il metodo di transito. Questo si può utilizzare quando il sistema stellare è allineato in modo che il pianeta passi proprio tra noi e la sua stella causando un oscuramento di quest’ultima rilevabile dai nostri migliori strumenti.

Il transito può aiutarci anche a studiare l’atmosfera di un pianeta. Quando la luce della stella passa attraverso l’atmosfera di un pianeta, alcune lunghezze d’onda possono essere assorbite da gas specifici, producendo linee su uno spettro. Queste possono essere studiate confrontando il profilo spettrale della stella con il profilo spettrale del transito.

Ma non è facile. Anche il rilevamento del pianeta richiede strumenti altamente sensibili in grado di rilevare i deboli avvallamenti alla luce delle stelle; anche le linee di assorbimento spettrale sono incredibilmente deboli.

Tsiaras e il suo team lo hanno fatto usando lo strumento WFC3 del telescopio spaziale Hubble. Hanno utilizzato otto transiti del pianeta di fronte alla stella e li hanno combinati per produrre una media ponderata, creando un profilo spettrale per il pianeta.

Successivamente, lo hanno studiato per capire cosa significasse quel profilo spettrale, usando la modellazione. Inizialmente, hanno utilizzato modelli dell’atmosfera di K2-18b con una gamma di molecole atmosferiche che potevano produrre le linee di assorbimento, tra cui acqua (H2O), monossido di carbonio (CO), biossido di carbonio (CO2), metano (CH4) e ammoniaca (NH3).

Nello spettro del pianeta, si è potuta rilevare con sicurezza solo l’acqua, quindi il team ha rivisto la propria analisi, usando solo acqua come gas di traccia.

Hanno quindi modellato l’atmosfera utilizzando tre diversi approcci: senza nuvole, con vapore acqueo in atmosfera idrogeno-elio; senza nuvole, con vapore acqueo, idrogeno-elio e azoto molecolare; e nuvoloso, con vapore acqueo ed idrogeno-elio.

Tutte e tre le simulazioni hanno prodotto un’atmosfera statisticamente significativa ad alti livelli di confidenza, con valori così simili da non riuscire a distinguere i tre potenziali tipi.

In base alle informazioni attuali, non è stato possibile definire la percentuale esatta di acqua nell’atmosfera; ma i modelli hanno suggerito che tra il 20 e il 50 percento dell’atmosfera del pianeta potrebbe essere vapore acqueo. Per riferimento, l’atmosfera terrestre varia tra lo 0 e il 5 percento di vapore acqueo (o 0,25 percento in media complessiva in base alla massa). Quindi K2-18b potrebbe essere un posto parecchio umido.

Né è possibile escludere la presenza di metano e ammoniaca, poiché le loro lunghezze d’onda non sono coperte dal WFC3.

Tutto ciò costituisce un motivo piuttosto convincente per puntare la prossima generazione di strumenti a lunghezza d’onda più ampia, come il James Webb Space Telescope, nella direzione del pianeta.

Sebbene il tema dell’abitabilità su pianeti temperati attorno a stelle di tipo tardivo sia oggetto di discussione, i progressi reali richiedono vincoli osservativi sostanzialmente migliorati“, scrivono i ricercatori nel loro articolo, “l’analisi presentata fornisce la prima osservazione diretta di un firma molecolare di un esopianeta posto in una zona abitabile, che collega questi studi teorici alle osservazioni“.

La ricerca è stata pubblicata su Nature Astronomy.