Un team internazionale di scienziati ha recentemente misurato lo spettro dell'atmosfera di un raro esopianeta caldo Nettuno, la cui scoperta da parte del Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) della NASA è stata annunciata proprio il mese scorso.

La scoperta è stata fatta con i dati forniti dal telescopio spaziale Spitzer della NASA, ora in pensione, che permette un unico, vista a infrarossi dell'universo per esaminare regioni dello spazio nascoste dai telescopi ottici.

Uno degli obiettivi principali della missione TESS della NASA è trovare nuovi, piccoli pianeti che sarebbero buoni bersagli per la caratterizzazione atmosferica. All'inizio della sua missione, ha trovato LTT9779b, un pianeta in orbita attorno a una stella simile al Sole situata a 260 anni luce dalla Terra. Questo pianeta, un po' più grande di Nettuno, orbita molto vicino alla sua stella. Il pianeta si trova nel "caldo deserto di Nettuno, " dove i pianeti non dovrebbero esistere. Infatti, la maggior parte degli esopianeti caldi vicini sono giganti gassosi delle dimensioni di Giove o Saturno che hanno una massa sufficiente per trattenere la maggior parte della loro atmosfera usando la loro elevata gravità contro l'evaporazione causata dalla stella, o piccoli esopianeti rocciosi che hanno perso la loro atmosfera a causa della stella molto tempo fa.

"Questo Nettuno ultra-caldo è un esopianeta di 'medie dimensioni' che orbita molto vicino alla sua stella (ci vogliono solo 19 ore per completare un'orbita), ma la sua bassa densità indica che ha ancora un'atmosfera che pesa almeno il 10 percento della massa del pianeta, " ha spiegato Diana Dragomir, assistente professore di fisica e astronomia dell'Università del New Mexico, che sta guidando il lavoro che ha coinvolto più di 25 istituzioni.

L'età di questo sistema è di 2 miliardi di anni. A questa temperatura elevata, l'atmosfera del pianeta dovrebbe essere evaporata molto tempo fa, presto nella vita del sistema. "I Nettuni Caldi sono rari, e uno in un ambiente così estremo come questo è difficile da spiegare perché la sua massa non è abbastanza grande da trattenere un'atmosfera per molto tempo. Allora come è riuscito? LTT9779b ci ha fatto grattare la testa, ma il fatto che abbia un'atmosfera ci offre un modo raro per indagare su questo tipo di pianeta, quindi abbiamo deciso di sondarlo con un altro telescopio, " ha aggiunto Dragomir.

Per indagare sulla sua composizione atmosferica e far luce sulla sua origine, gli scienziati hanno ottenuto osservazioni di eclissi secondarie con la Spitzer Infrared Array Camera (IRAC) del caldo Nettuno. Le osservazioni di Spitzer hanno confermato una presenza atmosferica e hanno permesso di misurare l'altissima temperatura del pianeta, circa 2, 000 Kelvin (circa 3, 000 gradi Fahrenheit). "Per la prima volta, abbiamo misurato la luce proveniente da un pianeta che non dovrebbe esistere!" Disse Dragomir.

Dopo aver combinato le osservazioni di Spitzer con una misurazione dell'eclissi secondaria nella banda passante TESS, gli scienziati hanno studiato lo spettro di emissione risultante e hanno identificato prove di assorbimento molecolare nell'atmosfera del pianeta, che credono sia probabilmente dovuto al monossido di carbonio. Questa molecola non è inaspettata nelle atmosfere di grandi pianeti caldi (hot Jupiters), ma trovarlo in un Nettuno caldo può fornire indizi sull'origine di questo pianeta e su come è riuscito a trattenere la sua atmosfera. Questo risultato costituisce la prima rilevazione di caratteristiche atmosferiche in un esopianeta scoperto da TESS, e il primo in assoluto per un Nettuno ultra caldo.

"Se c'è molta atmosfera intorno al pianeta, come nel caso di LTT9779b, poi puoi studiarlo più facilmente, " ha detto Dragomir. "Un'atmosfera più piccola sarebbe molto più difficile da osservare." I risultati indicano che LTT9779b è un obiettivo eccellente per una caratterizzazione aggiuntiva con il prossimo James Webb Space Telescope (JWST) della NASA, che potrebbe anche verificare se l'assorbimento molecolare osservato sia effettivamente dovuto al monossido di carbonio.

Un compagno di carta, guidato dall'assistente professore della Kansas University Ian Crossfield, hanno anche trovato segni che indicano che l'atmosfera del pianeta ha un livello di elementi pesanti più alto del previsto. Questo è anche intrigante perché i due pianeti di dimensioni simili nel nostro Sistema Solare, Nettuno e Urano, sono principalmente composti da elementi leggeri come idrogeno ed elio.

"LTT9779 è uno di quegli obiettivi super eccitanti, una pietra preziosa molto rara per la nostra comprensione del Nettuno caldo. Crediamo di aver rilevato monossido di carbonio nella sua atmosfera e che il lato diurno permanente sia molto caldo, mentre pochissimo calore viene trasportato al lato notturno, " ha detto Björn Benneke, professore all'Université de Montréal e membro dell'Istituto per la ricerca sugli esopianeti (iREx). "Entrambe le scoperte fanno sì che LTT9779b 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".

Insieme, questi risultati hanno posto le basi per indagini simili su un campione più ampio di esopianeti scoperti in questo caldo deserto di Nettuno, che sono la chiave per scoprire l'origine di questa popolazione unica di esopianeti.

La ricerca, Spitzer rivela prove di assorbimento molecolare nell'atmosfera del Nettuno caldo LTT 9779b, è stato pubblicato su The Lettere per riviste astrofisiche .