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Il James Webb Space Telescope sta rivelando l’atmosfera di un esopianeta come mai prima d’ora.

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Il James Webb Space Telescope della NASA ha registrato un altro primato: uno scorcio molecolare e chimico dei cieli di un mondo lontano. Mentre Webb e altri telescopi spaziali, inclusi Hubble e Spitzer della NASA, avevano precedentemente rilevato componenti isolati dell’atmosfera di questo pianeta, le nuove misurazioni di Webb forniscono un catalogo completo di atomi, molecole e persino segni di chimica attiva e nuvole.

Gli ultimi dati danno anche un’idea di come appaiono queste nuvole da vicino: rotte piuttosto che una coperta uniforme sul pianeta. Gli strumenti altamente sensibili del telescopio puntano sull’atmosfera di WASP-39 b, un “pianeta Saturno caldo” (un pianeta della massa di Saturno, ma in un’orbita più vicina di Mercurio) in orbita attorno a una stella a circa 700 anni luce di distanza. si presenta.

I risultati fanno ben sperare per la capacità degli strumenti di Webb di esplorare tutti i tipi di esopianeti – pianeti attorno ad altre stelle – che la comunità scientifica spera. Ciò include l’esame delle atmosfere di pianeti rocciosi più piccoli come quelli del sistema TRAPPIST-1. “Abbiamo osservato l’esopianeta utilizzando più strumenti che insieme producono un’ampia gamma di radiazioni infrarosse e un gran numero di firme chimiche che portano a [deze missie] “Era inaccessibile. Dati come questo sono un punto di svolta”, ha affermato Natalie Batalha, astronoma dell’Università della California, Santa Cruz, che ha contribuito e coautrice del nuovo studio.

La serie di scoperte è stata dettagliata in una serie di cinque nuovi articoli scientifici, tre dei quali sono stati pubblicati e due sono in attesa di approvazione. Tra le scoperte senza precedenti c’è la prima osservazione nell’atmosfera di un esopianeta di anidride solforosa (SO2), una molecola prodotta da reazioni chimiche avviate dalla luce ad alta energia proveniente dalla stella madre del pianeta. Sulla Terra, lo strato protettivo di ozono nell’alta atmosfera si forma in modo simile. ha affermato Shang-Min Cai, ricercatore presso l’Università di Oxford nel Regno Unito e autore principale dell’articolo che spiega l’origine dell’anidride solforosa nell’atmosfera di WASP-39 b. “Vedo questa come una prospettiva promettente con cui lavorare [deze missie] Comprendere le atmosfere degli esopianeti.

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Ciò ha portato alla prima: gli scienziati applicano modelli computerizzati di fotochimica a dati che richiedono una spiegazione completa di questa fisica. I conseguenti miglioramenti della modellazione contribuiranno a creare conoscenze tecnologiche per interpretare possibili segni di abitabilità in futuro. “I pianeti sono formati e trasformati dalla loro orbita nel pool di radiazioni della stella ospite”, ha detto Batalha. “Sulla Terra, queste transizioni possono rendere possibile la vita”.

Poiché è così vicino alla sua stella ospite, otto volte più vicino di quanto Mercurio sia al nostro sole, è anche un laboratorio per studiare gli effetti della radiazione delle stelle ospiti sugli esopianeti. Una migliore comprensione della relazione stella-pianeta dovrebbe portare a una migliore comprensione di come questi processi influenzano la diversità dei pianeti osservati nella galassia. Per vedere la luce di WASP-39 b, Webb ha seguito il pianeta mentre passava davanti alla sua stella, filtrando parte della luce della stella attraverso l’atmosfera del pianeta. Diversi tipi di sostanze chimiche nell’atmosfera assorbono diversi colori dello spettro della luce stellare, quindi i colori mancanti indicano agli astronomi quali molecole sono presenti. Osservando l’universo alla luce infrarossa, Webb può raccogliere firme chimiche che non possono essere viste alla luce visibile.

Altri componenti dell’atmosfera rilevati dal telescopio Webb sono sodio (Na), potassio (K) e vapore acqueo (H2O). Ciò conferma le precedenti osservazioni di telescopi spaziali e terrestri e trova anche ulteriori tracce di acqua, a queste lunghezze d’onda più lunghe, che non erano state osservate prima. Webb ha anche visto la CO2 a una risoluzione più alta, ottenendo il doppio dei dati rispetto alle osservazioni precedenti. Nel frattempo, è stato osservato monossido di carbonio (CO), ma dai dati di Webb mancavano chiari segni sia di metano (CH) che di idrogeno solforato (HS). Quando presenti, queste molecole si presentano in concentrazioni molto basse.

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Per catturare questo ampio spettro dell’atmosfera di WASP-39b, un team internazionale di centinaia di persone ha analizzato in modo indipendente i dati provenienti da quattro delle modalità strumentali calibrate con precisione del telescopio di Webb.

“Ci aspettavamo qualcosa [de telescoop] “Ci sembrerà, ma era molto più sottile, vario e bello di quanto pensassi in realtà”, ha detto Hannah Wakeford, astrofisica dell’Università di Bristol nel Regno Unito che studia le atmosfere degli esopianeti.

Con questa intera rete di componenti chimici nell’atmosfera di un esopianeta, gli scienziati ottengono anche un quadro dell’abbondanza di diversi elementi in relazione tra loro, come il rapporto carbonio/ossigeno o il rapporto potassio/ossigeno. Questo, a sua volta, fornisce informazioni su come questo pianeta – e forse altri – si è formato nei suoi primi anni dal disco di gas e polvere attorno alla sua stella madre. L’inventario chimico di WASP-39 b indica una storia di fusioni e fusioni di corpi più piccoli chiamati planetesimi per creare alla fine un pianeta gigante.

L’abbondanza di zolfo (rispetto all’idrogeno) indica che il pianeta ha probabilmente sperimentato un grande accumulo di planetesimi minori. [deze ingrediënten] “I dati indicano anche che l’ossigeno supera di gran lunga il carbonio nell’atmosfera”, ha affermato Kazumasa Ohno, ricercatore di esopianeti presso l’Università della California, Santa Cruz, che ha lavorato sui dati di Webb. Ciò potrebbe indicare che WASP-39 b si è originariamente formato lontano dalla stella . Centrale.” Sezionando l’atmosfera di un esopianeta con tale precisione, gli strumenti di Webb hanno superato di gran lunga le aspettative degli scienziati.

“Saremo in grado di vedere il quadro generale delle atmosfere degli esopianeti”, ha affermato Laura Flagg, ricercatrice presso la Cornell University e membro del team internazionale. “È molto eccitante sapere che tutto verrà riscritto. E questa è una delle parti più belle dell’essere uno scienziato”.

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fonte: NASA