Un team guidato da un astronomo dell'Università del Kansas ha raccolto dati dai telescopi spaziali TESS e Spitzer della NASA per ritrarre per la prima volta l'atmosfera di un tipo molto insolito di esopianeta soprannominato "hot Nettuno".

I risultati relativi al pianeta LTT 9779b recentemente scoperto sono stati pubblicati oggi in Lettere per riviste astrofisiche . Il documento descrive in dettaglio la primissima caratterizzazione atmosferica spettrale di qualsiasi pianeta scoperto da TESS, la prima mappa della temperatura globale di qualsiasi pianeta TESS con un'atmosfera e un Nettuno caldo il cui spettro di emissione è fondamentalmente diverso dai molti più grandi "Giove caldi" precedentemente studiati.

"Per la prima volta, abbiamo misurato la luce proveniente da questo pianeta che non dovrebbe esistere, "ha detto Ian Crossfield, assistente professore di fisica e astronomia presso KU e autore principale dell'articolo. "Questo pianeta è così intensamente irradiato dalla sua stella che la sua temperatura è superiore a 3, 000 gradi Fahrenheit e la sua atmosfera potrebbero essere completamente evaporati. Ancora, le nostre osservazioni Spitzer ci mostrano la sua atmosfera tramite la luce infrarossa emessa dal pianeta."

Mentre LTT 9779b è straordinario, una cosa è certa:alla gente probabilmente non piacerebbe molto lì.

"Questo pianeta non ha una superficie solida, ed è anche molto più caldo di Mercurio nel nostro sistema solare, non solo il piombo si scioglierebbe nell'atmosfera di questo pianeta, ma così sarebbe il platino, cromo e acciaio inossidabile, "Crossfield ha detto. "Un anno su questo pianeta è meno di 24 ore, ecco quanto velocemente gira intorno alla sua stella. È un sistema piuttosto estremo".

Hot Neptune LTT 9779b è stato scoperto solo l'anno scorso, diventando uno dei primi pianeti delle dimensioni di Nettuno scoperti dalla missione di caccia di pianeti TESS all-sky della NASA. Crossfield e i suoi coautori hanno utilizzato una tecnica chiamata analisi della "curva di fase" per analizzare la composizione atmosferica dell'esopianeta.

"Misuriamo la quantità di luce infrarossa emessa dal pianeta mentre ruota di 360 gradi sul proprio asse, " ha detto. "La luce a infrarossi ti dice la temperatura di qualcosa e dove si trovano le parti più calde e più fredde di questo pianeta:sulla Terra, non è più caldo a mezzogiorno; fa più caldo un paio d'ore nel pomeriggio. Ma su questo pianeta, in realtà è più caldo verso mezzogiorno. Vediamo la maggior parte della luce infrarossa proveniente dalla parte del pianeta in cui la sua stella è dritta in alto e molto meno da altre parti del pianeta".

Le letture della temperatura del pianeta sono viste come un modo per caratterizzare la sua atmosfera.

"Il pianeta è molto più fresco di quanto ci aspettassimo, il che suggerisce che sta riflettendo gran parte della luce stellare incidente che lo colpisce, presumibilmente a causa delle nuvole diurne, " ha affermato il coautore Nicolas Cowan dell'Institute for Research on Exoplanets (iREx) e della McGill University di Montreal, che ha aiutato nell'analisi e nell'interpretazione delle misure della curva di fase termica. "Il pianeta inoltre non trasporta molto calore al suo lato notturno, ma pensiamo di aver capito che:la luce stellare che viene assorbita è probabilmente assorbita in alto nell'atmosfera, da dove l'energia viene rapidamente irradiata nello spazio."

Secondo Crossfield, i risultati sono solo un primo passo verso una nuova fase di esplorazione esoplanetaria mentre lo studio delle atmosfere degli esopianeti si sposta costantemente verso pianeti sempre più piccoli.

"Non direi che ora capiamo tutto di questo pianeta, ma abbiamo misurato abbastanza per sapere che questo sarà un oggetto davvero fruttuoso per studi futuri, " ha detto. "È già stato preso di mira per le osservazioni con il James Webb Space Telescope, che è il prossimo grande telescopio spaziale di punta multimiliardario della NASA che sorgerà tra un paio d'anni. Ciò che le nostre misurazioni finora ci mostrano sono ciò che chiamiamo le caratteristiche di assorbimento spettrale e il suo spettro indica monossido di carbonio e/o anidride carbonica nell'atmosfera. Stiamo iniziando a capire quali molecole compongono la sua atmosfera. Perché vediamo questo, e per come appare questa mappa della temperatura globale, ci dice anche qualcosa su come i venti fanno circolare energia e materiale attraverso l'atmosfera di questo mini pianeta gassoso".

Crossfield ha spiegato l'estrema rarità dei mondi simili a Nettuno trovati vicino alle stelle che li ospitano, una regione tipicamente così priva di pianeti che gli astronomi la chiamano il "caldo deserto di Nettuno".

"Pensiamo che questo sia dovuto al fatto che i Nettuni caldi non sono abbastanza massicci da evitare una sostanziale evaporazione atmosferica e perdita di massa, " ha detto. "Quindi, la maggior parte degli esopianeti caldi più vicini sono i massicci Giove caldi o i pianeti rocciosi che hanno perso molto tempo fa la maggior parte delle loro atmosfere".

Un documento complementare a questa ricerca guidata da Diana Dragomir, Professore assistente di fisica e astronomia dell'Università del New Mexico, indaga la composizione atmosferica dell'expoplanet tramite osservazioni di eclissi secondarie con la Spitzer Infrared Array Camera (IRAC) del caldo Nettuno.

Sebbene LTT 9779b non sia adatto alla colonizzazione da parte di esseri umani o di qualsiasi altra forma di vita conosciuta, Crossfield ha affermato che valutare la sua atmosfera avrebbe affinato tecniche che un giorno potrebbero essere utilizzate per trovare pianeti più accoglienti per la vita.

"Se qualcuno crederà a ciò che dicono gli astronomi sulla ricerca di segni di vita o di ossigeno su altri mondi, prima dovremo dimostrare di poterlo fare bene con le cose facili, " ha detto. "In questo senso questi più grandi, pianeti più caldi come LTT 9779b si comportano come ruote di allenamento e dimostrano che sappiamo effettivamente cosa stiamo facendo e possiamo fare tutto bene".

Crossfield ha detto che anche la sua sbirciatina nell'atmosfera di un pianeta così strano e distante è stata preziosa per i suoi meriti.

"Come qualcuno che studia questi, ci sono un sacco di interessanti scienze planetarie che possiamo fare per misurare le proprietà di questi pianeti, proprio come le persone studiano le atmosfere di Giove, Saturno e Venere, anche se non pensiamo che ospiteranno la vita, " ha detto. "Sono ancora interessanti, e possiamo imparare come si sono formati questi pianeti e il contesto più ampio dei sistemi planetari".

Crossfield ha detto che c'è ancora molto lavoro da fare per comprendere meglio LTT 9779b e Nettuni caldi simili non ancora scoperti. (Un documento complementare riguardante la composizione atmosferica di LTT 9779b tramite l'analisi del suo "spettro" di eclissi secondaria viene pubblicato contemporaneamente, che Crossfield ha co-scritto.)

"Vogliamo continuare ad osservarlo con altri telescopi in modo da poter rispondere a più domande, " ha detto. "Come è questo pianeta in grado di trattenere la sua atmosfera? Come si è formato in primo luogo? Inizialmente era più grande ma ha perso parte della sua atmosfera originale? Se è così, allora perché la sua atmosfera non è solo una versione ridotta delle atmosfere degli esopianeti più grandi e ultra-caldi? E cos'altro potrebbe nascondersi nella sua atmosfera?"

Alcuni dei coautori del ricercatore KU sull'articolo prevedono anche di continuare lo studio dell'improbabile esopianeta.

"Abbiamo rilevato monossido di carbonio nella sua atmosfera e che il lato diurno permanente è molto caldo, mentre pochissimo calore viene trasportato al lato notturno, " ha affermato Björn Benneke di iREx e dell'Université de Montréal. "Entrambe le scoperte fanno sì che LTT 9779b affermi che c'è un segnale molto forte da osservare che rende il pianeta un obiettivo molto intrigante per la futura caratterizzazione dettagliata con JWST. Ora stiamo anche pianificando osservazioni della curva di fase molto più dettagliate con NIRISS su JWST".