Webb risolve il caso di WASP-107 b, l’esopianeta “gonfiato”

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I dati ottenuti dal telescopio spaziale James Webb di NASA/ESA/CSA, combinati con le precedenti osservazioni del telescopio spaziale Hubble di NASA/ESA, hanno rivelato una sorprendente scarsità di metano (CH4) nell’atmosfera di WASP-107 b. Questo suggerisce che l’interno del pianeta è significativamente più caldo e il nucleo molto più massiccio di quanto si pensasse in precedenza. Due team indipendenti di ricercatori hanno ora una risposta al mistero: perché l’esopianeta gigante gassoso WASP-107 b è così “gonfio”?

Si ritiene che l’elevata temperatura di WASP-107 b sia il risultato del riscaldamento mareale, causato dall’orbita leggermente eccentrica del pianeta. Questo riscaldamento potrebbe spiegare come WASP-107 b sia così gonfio senza dover ricorrere a teorie estreme sulla sua formazione. Grazie alla straordinaria capacità del telescopio Webb di misurare la luce che attraversa le atmosfere degli esopianeti, questi risultati potrebbero anche chiarire il mistero della gonfiezza di molti esopianeti a bassa densità.

Il problema di WASP-107 b

Con oltre tre quarti del volume di Giove, ma meno di un decimo della sua massa, WASP-107 b è uno dei pianeti meno densi conosciuti. Sebbene i pianeti gonfi non siano rari, la maggior parte di essi è più calda e massiccia, quindi più facili da spiegare. Luis Welbanks dell’Arizona State University (ASU), autore principale di uno studio pubblicato su Nature, ha spiegato: “Pensavamo che WASP-107 b avesse un nucleo roccioso molto piccolo circondato da una grande massa di idrogeno ed elio. Ma era difficile capire come un nucleo così piccolo potesse raccogliere così tanto gas e fermarsi prima di crescere fino a diventare un pianeta della massa di Giove”.

Se invece WASP-107 b avesse un nucleo più massiccio, l’atmosfera avrebbe dovuto contrarsi mentre il pianeta si raffreddava. Senza una fonte di calore per riespandere il gas, il pianeta dovrebbe essere molto più piccolo. Nonostante la sua distanza orbitale di soli 5 milioni di miglia, WASP-107 b non riceve abbastanza energia dalla sua stella per essere così gonfio.

Il raggio gigante e l’atmosfera estesa di WASP-107 b lo rendono ideale per la spettroscopia di trasmissione, un metodo per identificare i vari gas nell’atmosfera di un esopianeta. Utilizzando la NIRCam e il MIRI di Webb e la WFC3 di Hubble, il team di Welbanks ha costruito uno spettro ampio di luce assorbita dall’atmosfera di WASP-107 b. Il team di Sing ha utilizzato il NIRSpec di Webb per creare uno spettro indipendente che copre da 2,7 a 5,2 micron.

La notevole precisione dei dati ha permesso di rilevare e misurare l’abbondanza di numerose molecole, tra cui vapore acqueo, metano, anidride carbonica, monossido di carbonio, biossido di zolfo e ammoniaca. Stephan Birkmann dell’Agenzia Spaziale Europea ha sottolineato:

La spettroscopia NIRSpec di Webb ci fornisce informazioni dirette sulla chimica di WASP-107 b, integrando perfettamente le osservazioni MIRI e NIRCam.

Entrambi gli spettri mostrano una sorprendente mancanza di metano nell’atmosfera di WASP-107 b, segno di un interno significativamente più caldo del previsto. David Sing della Johns Hopkins University ha spiegato: “Il metano è instabile alle alte temperature. La scarsa presenza di metano, nonostante la rilevazione di altre molecole contenenti carbonio, indica che il gas caldo dalle profondità del pianeta si mescola vigorosamente con gli strati più freddi superiori”.

Il riscaldamento mareale, causato dall’orbita leggermente ellittica di WASP-107 b, è una probabile fonte di energia interna. Questa scoperta ha permesso di stimare la dimensione del nucleo, che risulta essere almeno il doppio di quanto originariamente stimato. Questo rende WASP-107 b meno misterioso di quanto si pensasse.