22 Feb 2022 Vapori Metallici e Piogge Preziose su WASP-121 b
Un esopianeta gigante a 850 anni luce da noi è così estremo da ospitare in atmosfera nubi di metalli pesanti e persino piogge di rubini e zaffiri liquidi. L’orbita di WASP-121 b, straordinariamente vicino alla sua stella, lo rende un mondo infernale, con temperature superficiali che possono raggiungere i 3.000 gradi Celsius.
“Nonostante la scoperta di migliaia di esopianeti, siamo riusciti a studiare l’atmosfera di una piccola parte di questi mondi, a causa della difficoltà delle osservazioni”, afferma Thomas Mikal-Evans del Max Planck Institute for Astronomy in Germany. Il mondo alieno oggetto dello studio è WASP-121 b, un gigante gassoso con una massa circa 1,2 volte quella di Giove e un raggio quasi 2 volte quello gioviano. Ma mentre Giove rivolve attorno al Sole ogni 12 anni, WASP-121b è estremamente vicino alla sua stella, con un periodo orbitale di appena 1,3 giorni. Con una simile vicinanza alla stella, il mondo alieno è straordinariamente caldo, con temperature superficiali che vanno da 1.220 a 2.720 gradi Celsius. WASP-121 b appartiene alla categoria dei gioviani caldi, pianeti simili a Giove la cui orbita attorno alla stella dura meno di 10 giorni. Oltre 300 fra i pianeti scoperti fino ad oggi appartengono a questa categoria, ma WASP-121 b è particolare sotto vari aspetti.
Data la sua posizione, il pianeta è in rotazione sincrona, con un lato sempre rivolto verso la stella. Il suo lato diurno sperimenta temperature infernali, mentre il lato opposto è avvolto in una notte perenne. Il mondo alieno è così vicino alla stella da essere sul punto di venire distrutto dalla sua gravità: ha già assunto una forma simile a un pallone da football per via delle forze mareali cui è sottoposto. Precedenti osservazioni del telescopio Hubble hanno permesso di rivelare il processo di perdita di atmosfera nell’esopianeta gigante, talmente rovente da lasciarsi dietro una scia di ferro e magnesio allo stato gassoso che fluiscono via nello spazio. Questi vapori di metalli pesanti sono presenti nell’atmosfera del suo lato diurno. Il lato notturno è più difficile da studiare, in quanto è una decina di volte più scuro rispetto a quello diurno.
Per ottenere informazioni dettagliate sull’intero esopianeta, il team ha utilizzato il telescopio Hubble allo scopo di osservare due orbite intere di WASP-121 b, combinando i dati del lato diurno e notturno per dedurre il funzionamento globale dell’atmosfera. Questa analisi dettagliata dello spettro luminoso ha permesso ai ricercatori di osservare e ricostruire l’intero ciclo dell’acqua sull’esopianeta. “Abbiamo osservato la firma dell’acqua e abbiamo mappato le sue variazioni in parti differenti dell’orbita del pianeta”, spiega Mikal-Evans. Il ciclo dell’acqua su WASP-121 b è del tutto diverso da quello che osserviamo sulla Terra.
Persino sul lato notturno le temperature sono troppo calde sia per la fase liquida che per quella solida dell’acqua. Invece, sul lato diurno la rovente temperatura può far sì che le molecole si spezzino, scindendosi in idrogeno e ossigeno. Inoltre queste molecole possono emettere luce infrarossa. La differenza estrema di temperatura tra le due facce del mondo alieno crea una differenza di pressione permanente che genera venti estremi in viaggio attorno al pianeta, in grado di trascinare via con sè molecole d’acqua e atomi. “Questi venti sono molto più veloci rispetto alle nostre correnti a getto e possono spostare le nubi attraverso l’intero pianeta in circa 20 ore”, afferma Tansu Daylan del MIT.
Quando questi venti raggiungono il lato notturno, le temperature si raffreddano abbastanza da convertire l’acqua allo stato di vapore, prima che venga trasportata di nuovo nel lato diurno. Ma l’acqua non condensa in nubi. Secondo il team, le temperature del lato notturno sono tali da permettere la formazione delle nubi a partire da metalli pesanti, come ferro, cromo, calcio, vanadio, magnesio e nickel. Queste nubi di metalli pesanti possono essere trasportate dai venti veloci sul lato diurno, dove le elevate temperature fanno evaporare i metalli. Nel lato notturno probabilmente condensano in nubi anche l’alluminio e il titanio, ma penetrano più in profondità in atmosfera, dove è più complesso individuarli. Qui l’alluminio può combinarsi con ossigeno per formare il minerale corindone, una forma cristallina dell’ossido di alluminio di cui qui sulla Terra sono fatti rubini e zaffiri. Nel corso del passaggio delle nubi dal lato notturno a quello diurno del pianeta, quidi, possono formarsi piogge esotiche, vere e proprie gemme liquide dalle nubi di corindone. Lo studio è pubblicato su Nature Astronomy.
Nella rappresentazione artistica il gioviano caldo WASP-121b
Image credit: Engine House VFX, At-Bristol Science Centre, University of Exeter
https://www.sciencealert.com/this-wild-planet-has-metal-clouds-and-rains-liquid-jewels
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