Una nuova ricerca degli astronomi dell'Università di Washington utilizza l'intrigante sistema planetario TRAPPIST-1 come una sorta di laboratorio per modellare non i pianeti stessi, ma come il prossimo James Webb Space Telescope potrebbe rilevare e studiare le loro atmosfere, sulla via della ricerca della vita oltre la Terra.

Lo studio, guidato da Jacob Lustig-Yaeger, uno studente di dottorato in astronomia UW, scopre che il telescopio James Webb, il lancio è previsto nel 2021, potrebbe essere in grado di apprendere informazioni chiave sulle atmosfere dei mondi TRAPPIST-1 anche nel suo primo anno di attività, a meno che, come dice una vecchia canzone, le nuvole non si mettano in mezzo.

"Il telescopio Webb è stato costruito, e abbiamo un'idea di come funzionerà, " ha affermato Lustig-Yaeger. "Abbiamo utilizzato la modellazione al computer per determinare il modo più efficiente di utilizzare il telescopio per rispondere alla domanda più elementare che vorremmo porre, che è:ci sono anche atmosfere su questi pianeti, o no?"

La sua carta, "La rilevabilità e la caratterizzazione delle atmosfere dell'esopianeta TRAPPIST-1 con JWST, " è stato pubblicato online nel mese di giugno nel Giornale Astronomico .

Il sistema TRAPPIST-1, 39 anni luce - o circa 235 trilioni di miglia - di distanza nella costellazione dell'Acquario, interessa gli astronomi a causa delle sue sette orbite rocciose, o simile alla Terra, pianeti. Tre di questi mondi si trovano nella zona abitabile della stella, quella fascia di spazio attorno a una stella che è perfetta per consentire all'acqua liquida sulla superficie di un pianeta roccioso, dando così una possibilità alla vita.

La stella, TRAPPISTA-1, era molto più caldo quando si è formato di quanto lo sia adesso, che avrebbe assoggettato tutti e sette i pianeti all'oceano, ghiaccio e perdita atmosferica in passato.

"C'è una grande domanda sul campo in questo momento se questi pianeti hanno anche atmosfere, soprattutto i pianeti più interni, " ha detto Lustig-Yaeger. "Una volta che abbiamo confermato che ci sono atmosfere, allora cosa possiamo imparare sull'atmosfera di ogni pianeta, le molecole che la compongono?"

Dato il modo in cui suggerisce che il telescopio spaziale James Webb potrebbe cercare, potrebbe imparare molto in un tempo abbastanza breve, questo documento trova.

Gli astronomi rilevano gli esopianeti quando passano davanti o "transitano" la loro stella ospite, con conseguente attenuazione misurabile della luce delle stelle. I pianeti più vicini alla loro stella transitano più frequentemente e quindi sono in qualche modo più facili da studiare. Quando un pianeta transita sulla sua stella, un po' della luce della stella passa attraverso l'atmosfera del pianeta, con cui gli astronomi possono conoscere la composizione molecolare dell'atmosfera.

Lustig-Yaeger ha detto che gli astronomi possono vedere piccole differenze nelle dimensioni del pianeta quando guardano in diversi colori, o lunghezze d'onda, di luce.

"Questo accade perché i gas nell'atmosfera del pianeta assorbono la luce solo a colori molto specifici. Poiché ogni gas ha un'impronta spettrale unica, ' possiamo identificarli e iniziare a ricostruire la composizione dell'atmosfera dell'esopianeta".

Lustig-Yaeger ha affermato che la modellazione del team indica che il telescopio James Webb, utilizzando uno strumento di bordo versatile chiamato spettrografo nel vicino infrarosso, potrebbe rilevare le atmosfere di tutti e sette i pianeti TRAPPIST-1 in 10 o meno transiti, se hanno atmosfere prive di nubi. E ovviamente non sappiamo se hanno o meno le nuvole.

Se i pianeti TRAPPIST-1 hanno uno spessore, avvolgendo le nuvole in tutto il mondo come fa Venere, la rilevazione delle atmosfere potrebbe richiedere fino a 30 transiti.

"Ma questo è ancora un obiettivo raggiungibile, " ha detto. "Significa che anche nel caso di nuvole realistiche ad alta quota, il telescopio James Webb sarà ancora in grado di rilevare la presenza di atmosfere, cosa che prima del nostro articolo non era nota".

Negli ultimi anni sono stati scoperti molti esopianeti rocciosi, ma gli astronomi non hanno ancora rilevato le loro atmosfere. La modellazione in questo studio, Lustig-Yaeger ha detto, "dimostra che, per questo sistema TRAPPIST-1, il rilevamento delle atmosfere degli esopianeti terrestri è all'orizzonte con il James Webb Space Telescope, forse entro la sua missione primaria di cinque anni".

Il team ha scoperto che il telescopio Webb potrebbe essere in grado di rilevare segni che i pianeti TRAPPIST-1 hanno perso grandi quantità di acqua in passato, quando la stella era molto più calda. Ciò potrebbe lasciare casi in cui l'ossigeno prodotto abioticamente, non rappresentativo della vita, riempie l'atmosfera di un esopianeta, che potrebbe dare una sorta di "falso positivo" per la vita. Se questo è il caso dei pianeti TRAPPIST-1, il telescopio Webb potrebbe essere in grado di rilevare anche quelli.

I coautori di Lustig-Yaeger, sia con l'UW, sono la professoressa di astronomia Victoria Meadows, che è anche ricercatore principale per il Laboratorio Planetario Virtuale basato su UW; e il dottorando in astronomia Andrew Lincowski. Il lavoro segue, in parte, sul lavoro precedente di Lincowski che modella i possibili climi per i sette mondi TRAPPIST-1.

"Facendo questo studio, abbiamo esaminato:quali sono gli scenari migliori per il telescopio spaziale James Webb? Cosa sarà in grado di fare? Perché ci saranno sicuramente più pianeti delle dimensioni della Terra trovati prima del lancio nel 2021".

La ricerca è stata finanziata da una sovvenzione del team del Virtual Planetary Laboratory del Programma di astrobiologia della NASA, come parte della rete di coordinamento della ricerca Nexus for Exoplanet System Science (NExSS).

Lustig-Yaeger ha aggiunto:"È difficile concepire in teoria un sistema planetario più adatto a James Webb di TRAPPIST-1".