L'illustrazione di questo artista mostra la struttura interna teorica dell'esopianeta GJ 3470 b. È diverso da qualsiasi pianeta trovato nel Sistema Solare. Con un peso di 12,6 masse terrestri, il pianeta è più massiccio della Terra ma meno massiccio di Nettuno. A differenza di Nettuno, che è a 3 miliardi di miglia dal Sole, GJ 3470 b potrebbe essersi formato molto vicino alla sua stella nana rossa come una stella secca, oggetto roccioso. Quindi ha attirato gravitazionalmente idrogeno ed elio da un disco circumstellare per creare una densa atmosfera. Il disco si è dissipato molti miliardi di anni fa, e il pianeta ha smesso di crescere. L'illustrazione in basso mostra il disco come potrebbe essere apparso il sistema molto tempo fa. L'osservazione dei telescopi spaziali Hubble e Spitzer della NASA ha analizzato chimicamente la composizione dell'atmosfera molto chiara e profonda di GJ 3470 b, fornendo indizi sull'origine del pianeta. Nella nostra galassia esistono molti pianeti di questa massa. Credito:NASA, ESA, e L. Hustak (STScI)
Due telescopi spaziali della NASA si sono uniti per identificare, per la prima volta, la dettagliata "impronta digitale" chimica di un pianeta tra le dimensioni della Terra e Nettuno. Nessun pianeta come questo può essere trovato nel nostro sistema solare, ma sono comuni intorno ad altre stelle.
Il pianeta, Gliese 3470 b (noto anche come GJ 3470 b), potrebbe essere un incrocio tra la Terra e Nettuno, con un grande nucleo roccioso sepolto sotto una profonda atmosfera di idrogeno ed elio. Con un peso di 12,6 masse terrestri, il pianeta è più massiccio della Terra, ma meno massiccio di Nettuno (che è più di 17 masse terrestri).
Molti mondi simili sono stati scoperti dall'osservatorio spaziale Kepler della NASA, la cui missione si è conclusa nel 2018. Infatti, L'80% dei pianeti della nostra galassia potrebbe rientrare in questo intervallo di massa. Però, gli astronomi non sono mai stati in grado di comprendere la natura chimica di un simile pianeta fino ad ora, dicono i ricercatori.
Inventando il contenuto dell'atmosfera di GJ 3470 b, gli astronomi sono in grado di scoprire indizi sulla natura e l'origine del pianeta.
"Questa è una grande scoperta dal punto di vista della formazione del pianeta. Il pianeta orbita molto vicino alla stella ed è molto meno massiccio di Giove, 318 volte la massa della Terra, ma è riuscito ad accrescere l'atmosfera primordiale di idrogeno/elio che è in gran parte "non inquinata". da elementi più pesanti, " ha detto Björn Benneke dell'Università di Montreal, Canada. "Non abbiamo niente di simile nel sistema solare, ed è questo che lo rende sorprendente".
Gli astronomi hanno arruolato le capacità combinate multi-lunghezza d'onda dei telescopi spaziali Hubble e Spitzer della NASA per fare uno studio unico dell'atmosfera di GJ 3470 b.
Ciò è stato ottenuto misurando l'assorbimento della luce stellare mentre il pianeta passava davanti alla sua stella (transito) e la perdita di luce riflessa dal pianeta mentre passava dietro la stella (eclissi). Tutto sommato, i telescopi spaziali hanno osservato 12 transiti e 20 eclissi. La scienza dell'analisi delle impronte chimiche basate sulla luce è chiamata "spettroscopia".
"Per la prima volta abbiamo una firma spettroscopica di un simile mondo, " ha detto Benneke. Ma è in perdita per la classificazione:dovrebbe essere chiamato "super-Terra" o "sub-Nettuno?" O forse qualcos'altro?
casualmente, l'atmosfera di GJ 3470 b si è rivelata per lo più limpida, con solo sottili nebbie, permettendo agli scienziati di sondare in profondità nell'atmosfera.
"Ci aspettavamo un'atmosfera fortemente arricchita di elementi più pesanti come ossigeno e carbonio che stanno formando abbondante vapore acqueo e gas metano, simile a quello che vediamo su Nettuno", disse Benneke. "Anziché, abbiamo trovato un'atmosfera così povera di elementi pesanti che la sua composizione ricorda la composizione ricca di idrogeno/elio del Sole".
Si pensa che altri esopianeti chiamati "hot Jupiters" si formino lontano dalle loro stelle, e nel tempo migrare molto più vicino. Ma questo pianeta sembra essersi formato proprio dov'è oggi, dice Benneke.
La spiegazione più plausibile, secondo Benneke, è che GJ 3470 b è nato precariamente vicino alla sua stella nana rossa, che è circa la metà della massa del nostro Sole. Ipotizza che essenzialmente sia iniziato come una roccia secca, e idrogeno rapidamente accumulato da un disco primordiale di gas quando la sua stella era molto giovane. Il disco è chiamato "disco protoplanetario".
"We're seeing an object that was able to accrete hydrogen from the protoplanetary disk, but didn't runaway to become a hot Jupiter, " said Benneke. "This is an intriguing regime."
One explanation is that the disk dissipated before the planet could bulk up further. "The planet got stuck being a sub-Neptune, " said Benneke.
NASA's upcoming James Webb Space Telescope will be able to probe even deeper into GJ 3470 b's atmosphere thanks to the Webb's unprecedented sensitivity in the infrared. The new results have already spawned large interest by American and Canadian teams developing the instruments on Webb. They will observe the transits and eclipses of GJ 3470 b at light wavelengths where the atmospheric hazes become increasingly transparent.
