Torniamo sul tema “pianeti bizzarri” con un nuovo studio pubblicato su Nature Astronomy in cui si descrivono per la prima volta le caratteristiche atmosferiche di un “hot jupiter” che orbita talmente vicino alla propria stella da essere in rotazione sincrona (tidal locking).
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| Immagine artistica di WASP-121b. Credit: T. Mikal Evans |
Questa classe di pianeti è stata per lungo tempo dominante nei cataloghi degli esopianeti (in antitesi alla tipologia di pianeti nel nostro sistema solare) per ragioni tecniche legate alla modalità di rilevazione di pianeti distanti da decine a migliaia di anni luce da noi. Più un corpo è dimensionalmente grande e più vicino alla stella e tanto più facile rilevarlo con sistemi quale il metodo dei dei transiti. Un corpo terrestre siti nella zona abitabile dell’orbita necessita di tecniche più complesse (e tempi di indagine lunghi ... dato il maggior tempo di rivoluzione) … che spiega la loro rarità nei cataloghi.
(Vedi la ➡️ postilla metodologica per una descrizione sommaria dei metodi oggi in uso, tra cui quello dei transiti).
Lo studio in questione, condotto da ricercatori del MIT, ha analizzato l’atmosfera di WASP-121b, un gigante gassoso distante 850 anni luce, grande 1,8 volte Giove e con un tempo orbitale di sole 30 ore attorno ad una stella simile al Sole (per capire quanto sia vicino considerate che l’anno di mercurio è di 88 giorni). Non solo incredibilmente vicino ma anche tidally locked, cioè che mostra sempre la stessa faccia alla stella; un lato arroventato in eterno e l'altro esposto al buio spaziale.
Questa classe di pianeti è da sempre oggetto di studi data la estrema luminosità del lato illuminato. Tutt’altro discorso il lato oscuro la cui comprensione è però fondamentale per comprendere la dinamica atmosferica, tanto più essendo un pianeta gassoso.
I ricercatori hanno usato il tracciamento dell’acqua nell’atmosfera alle diverse altitudini per ottenere una mappa della circolazione dei venti tra lato chiaro e lato buio.
Mentre sulla Terra, il ciclo dell'acqua è, per dirla facile, “evaporazione-condensazione-nuvole-pioggia” su WASP-121b è tutto molto più dinamico. Sul lato diurno, la molecola dell’acqua viene spezzettata in idrogeno e ossigeno (avviene a temperature superiori a 3.000 kelvin) che poi vengono spinti dai venti verso il lato notturno dove la minore temperatura consente a questi di ricombinarsi in molecole d'acqua; molecole che, una volta raggiunto nuovamente il lato illuminato, danno inizio ad un nuovo ciclo.
Nota. I venti locali sono nell’ordine di circa 11 mila km/h.
L’analisi è stata effettuata mediante l’analisi delle linee spettrali corrispondenti al vapor acqueo. Da qui l’informazione che il lato diurno ha temperature tra 2.500 kelvin nel suo strato più profondo osservabile, a 3.500 K nei suoi strati più alti. Il lato notturno mostra invece un fenomeno di inversione termica con 1.800 K nel suo strato più profondo, e 1.500 K nelle zone esterne (qui la definizione di “freddo” è molto relativa…). La mappa ottenuta ha permesso così di ottenere un modello atmosferico finora mancante.
Le molecole d’acqua non sole le sole ad essere in perenne movimento. I dati ottenuti indicano che il lato notturno è abbastanza freddo da ospitare nubi esotiche fatte di ferro, titanio e corindone, un minerale che annovera tra le sue varianti rubini e zaffiri. Quando queste nuvole raggiungono il lato diurno, le alte temperature vaporizzano i metalli endendo molto probabile lungo il percorso fenomeni molto esotici come una pioggia di gemme liquide.
Fonte
- Diurnal variations in the stratosphere of the ultrahot giant exoplanet WASP-121b
Thomas Mikal-Evans et al, 21 February 2022, Nature Astronomy.
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