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    L'impronta chimica dei primi esopianeti in transito rivela il suo lontano luogo di nascita

    Exoplanet HD 209458b transita la sua stella. La mezzaluna illuminata ei suoi colori sono stati esagerati per illustrare gli spettri luminosi che gli astronomi hanno usato per identificare le sei molecole nella sua atmosfera. Credito:Università di Warwick/Mark Garlick

    Gli astronomi hanno trovato prove che il primo esopianeta identificato in transito con la sua stella potrebbe essere migrato in un'orbita ravvicinata con la sua stella dal suo luogo di nascita originale più lontano.

    L'analisi dell'atmosfera del pianeta da parte di un team di scienziati dell'Università di Warwick ha identificato l'impronta chimica di un pianeta che si è formato molto più lontano dal suo sole di quanto non risieda attualmente. Conferma il pensiero precedente che il pianeta si è spostato nella sua posizione attuale dopo la formazione, a soli 7 milioni di km dal suo sole o l'equivalente di 1/20 della distanza dalla Terra al nostro Sole.

    Le conclusioni sono pubblicate oggi (7 aprile) sulla rivista Natura da un team internazionale di astronomi. L'Università di Warwick ha guidato la modellazione e l'interpretazione dei risultati che segnano la prima volta che sono state misurate fino a sei molecole nell'atmosfera di un esopianeta per determinarne la composizione.

    È anche la prima volta che gli astronomi hanno usato queste sei molecole per individuare in modo definitivo la posizione in cui queste calde, pianeti giganti si formano grazie alla composizione delle loro atmosfere.

    Con nuovo, telescopi più potenti presto online, la loro tecnica potrebbe essere utilizzata anche per studiare la chimica degli esopianeti che potrebbero potenzialmente ospitare la vita.

    Quest'ultima ricerca ha utilizzato il Telescopio Nazionale Galileo a La Palma, Spagna, acquisire spettri ad alta risoluzione dell'atmosfera dell'esopianeta HD 209458b mentre passava davanti alla sua stella ospite in quattro diverse occasioni. La luce della stella viene alterata mentre attraversa l'atmosfera del pianeta e, analizzando le differenze nello spettro risultante, gli astronomi possono determinare quali sostanze chimiche sono presenti e la loro abbondanza.

    Per la prima volta, gli astronomi sono stati in grado di rilevare l'acido cianidrico, metano, ammoniaca, acetilene, monossido di carbonio e basse quantità di vapore acqueo nell'atmosfera di HD 209458b. L'inaspettata abbondanza di molecole a base di carbonio (acido cianidrico, metano, acetilene e monossido di carbonio) suggerisce che ci sono approssimativamente tanti atomi di carbonio quanti atomi di ossigeno nell'atmosfera, il doppio del carbonio previsto. Ciò suggerisce che il pianeta ha preferibilmente accumulato gas ricco di carbonio durante la formazione, che è possibile solo se orbitasse molto più lontano dalla sua stella quando si è originariamente formato, molto probabilmente a una distanza simile a Giove o Saturno nel nostro sistema solare.

    Il Dr. Siddharth Gandhi del Dipartimento di Fisica dell'Università di Warwick ha dichiarato:"Le sostanze chimiche chiave sono le specie contenenti carbonio e azoto. Se queste specie sono al livello che abbiamo rilevato, questo è indicativo di un'atmosfera che si arricchisce di carbonio rispetto all'ossigeno. Abbiamo usato queste sei specie chimiche per la prima volta per restringere il punto del suo disco protoplanetario originariamente formato.

    "Non c'è modo che un pianeta si formi con un'atmosfera così ricca di carbonio se si trova all'interno della linea di condensazione del vapore acqueo. Alla temperatura molto calda di questo pianeta (1, 500K), se l'atmosfera contiene tutti gli elementi nella stessa proporzione della stella madre, l'ossigeno dovrebbe essere due volte più abbondante del carbonio e principalmente legato all'idrogeno per formare l'acqua o al carbonio per formare il monossido di carbonio. La nostra scoperta molto diversa concorda con l'attuale comprensione che i Giove caldi come HD 209458b si siano formati molto lontano dalla loro posizione attuale".

    Utilizzando modelli di formazione planetaria, gli astronomi hanno confrontato l'impronta chimica di HD 209458b con quella che si aspetterebbero di vedere per un pianeta di quel tipo.

    Un sistema solare inizia la vita come un disco di materiale che circonda la stella che si riunisce per formare i nuclei solidi dei pianeti, che poi accumulano materiale gassoso per formare un'atmosfera. Vicino alla stella dove fa più caldo, una grande percentuale di ossigeno rimane nell'atmosfera sotto forma di vapore acqueo. Più lontano, man mano che si raffredda, quell'acqua si condensa per diventare ghiaccio ed è rinchiusa nel nucleo di un pianeta, lasciando un'atmosfera più pesantemente composta da molecole a base di carbonio e azoto. Perciò, i pianeti in orbita vicino al sole dovrebbero avere atmosfere ricche di ossigeno, piuttosto che carbonio.

    HD 209458b è stato il primo esopianeta ad essere identificato utilizzando il metodo del transito, osservandolo mentre passava davanti alla sua stella. È stato oggetto di numerosi studi, ma questa è la prima volta che sei singole molecole sono state misurate nella sua atmosfera per creare una dettagliata "impronta chimica".

    Il Dr. Matteo Brogi del team dell'Università di Warwick aggiunge:"Aumentando queste osservazioni, saremo in grado di dire quali classi di pianeti abbiamo là fuori in termini di posizione di formazione e prima evoluzione. È davvero importante non lavorare partendo dal presupposto che ci siano solo un paio di specie molecolari importanti per determinare gli spettri di questi pianeti, come spesso è stato fatto prima. Rilevare quante più molecole possibili è utile quando si passa a testare questa tecnica su pianeti con condizioni suscettibili di ospitare la vita, perché avremo bisogno di avere un portafoglio completo di specie chimiche che possiamo rilevare".

    Paolo Giacobbe, ricercatore presso l'Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) e autore principale dell'articolo, ha detto:"Se questa scoperta fosse un romanzo comincerebbe con 'In principio c'era solo acqua...' perché la stragrande maggioranza delle deduzioni sulle atmosfere degli esopianeti da osservazioni nel vicino infrarosso si basava sulla presenza (o assenza) di vapore acqueo, che domina questa regione dello spettro. Ci siamo chiesti:è davvero possibile che tutte le altre specie previste dalla teoria non lascino alcuna traccia misurabile? Scoprendo che è possibile rilevarli, grazie ai nostri sforzi per migliorare le tecniche di analisi, apre nuovi orizzonti da esplorare."


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