Un team guidato dalla NASA ha trovato prove che l'esopianeta di grandi dimensioni WASP-18b è avvolto in una stratosfera soffocante carica di monossido di carbonio e priva di acqua. I risultati provengono da una nuova analisi delle osservazioni effettuate dai telescopi spaziali Hubble e Spitzer.

La formazione di uno strato stratosferico nell'atmosfera di un pianeta è attribuita a molecole simili a "crema solare", che assorbono le radiazioni ultraviolette (UV) e visibili provenienti dalla stella e poi rilasciano quell'energia sotto forma di calore. Il nuovo studio suggerisce che il "hot Jupiter" WASP-18b, un pianeta massiccio che orbita molto vicino alla sua stella ospite, ha una composizione insolita, e la formazione di questo mondo potrebbe essere stata del tutto diversa da quella di Giove e dei giganti gassosi in altri sistemi planetari.

"La composizione di WASP-18b sfida tutte le aspettative, " ha detto Kyle Sheppard del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland, autore principale dell'articolo pubblicato su Lettere per riviste astrofisiche . "Non conosciamo nessun altro pianeta extrasolare in cui il monossido di carbonio domini così completamente l'atmosfera superiore".

Sulla terra, l'ozono assorbe i raggi UV nella stratosfera, proteggere il nostro mondo da molte radiazioni nocive del sole. Per la manciata di esopianeti con stratosfere, l'assorbitore è tipicamente pensato per essere una molecola come l'ossido di titanio, un parente stretto del biossido di titanio, utilizzato sulla Terra come pigmento di vernice e ingrediente per la protezione solare.

I ricercatori hanno esaminato i dati raccolti per WASP-18b, situato a 325 anni luce dalla Terra, come parte di un sondaggio per trovare esopianeti con stratosfere. Il pianeta dei pesi massimi, che ha la massa di 10 Giove, è stato osservato più volte, permettendo agli astronomi di accumulare una quantità relativamente grande di dati. Questo studio ha analizzato cinque eclissi da dati Hubble archiviati e due da Spitzer.

Dalla luce emessa dall'atmosfera del pianeta a lunghezze d'onda infrarosse, oltre la regione visibile, è possibile identificare le impronte spettrali dell'acqua e alcune altre importanti molecole. L'analisi ha rivelato la peculiare impronta digitale di WASP-18b, che non assomiglia a nessun esopianeta esaminato finora. Per determinare quali molecole avevano maggiori probabilità di abbinarlo, il team ha eseguito un'ampia modellazione al computer.

"L'unica spiegazione coerente per i dati è una sovrabbondanza di monossido di carbonio e pochissimo vapore acqueo nell'atmosfera di WASP-18b, oltre alla presenza di una stratosfera, ", ha affermato Nikku Madhusudhan, coautore dello studio dell'Università di Cambridge, Regno Unito. "Questa rara combinazione di fattori apre una nuova finestra sulla nostra comprensione dei processi fisici e chimici nelle atmosfere esoplanetarie".

I risultati indicano che WASP-18b ha monossido di carbonio caldo nella stratosfera e monossido di carbonio più freddo nello strato dell'atmosfera sottostante, chiamata troposfera. Il team ha determinato questo rilevando due tipi di firme di monossido di carbonio, una segnatura di assorbimento a una lunghezza d'onda di circa 1,6 micrometri e una segnatura di emissione a circa 4,5 micrometri. Questa è la prima volta che i ricercatori hanno rilevato entrambi i tipi di impronte digitali per un singolo tipo di molecola nell'atmosfera di un esopianeta.

In teoria, un'altra possibile misura per le osservazioni è l'anidride carbonica, che ha un'impronta digitale simile. I ricercatori lo hanno escluso perché se ci fosse abbastanza ossigeno disponibile per formare anidride carbonica, anche l'atmosfera dovrebbe avere del vapore acqueo.

Per produrre le impronte spettrali viste dal team, l'atmosfera superiore di WASP-18b dovrebbe essere caricata con monossido di carbonio. Rispetto ad altri Giove caldi, l'atmosfera di questo pianeta probabilmente conterrebbe 300 volte più "metalli, " o elementi più pesanti dell'idrogeno e dell'elio. Questa metallicità estremamente elevata indicherebbe che WASP-18b potrebbe aver accumulato maggiori quantità di ghiacci solidi durante la sua formazione rispetto a Giove, suggerendo che potrebbe non essersi formato come si sono formati altri Giove caldi.

"Il previsto lancio del James Webb Space Telescope e di altri futuri osservatori spaziali ci darà l'opportunità di seguire con strumenti ancora più potenti e di continuare a esplorare la straordinaria gamma di esopianeti là fuori, "ha detto Avi Mandell, uno scienziato di esopianeti a Goddard e il secondo autore dell'articolo.