Una pioggia di ferro liquido sull’esopianeta dal clima estremo

Un mondo dove il lato diurno è così caldo da far evaporare anche il ferro, ma dove le notti sono così fredde da farlo condensare e precipitare. Una pioggia di ferro liquido che dimostra quanto estreme siano le condizioni dell’esopianeta WASP-76b, il gigante gassoso ultra-caldo situato a 640 anni luce dalla Terra nella costellazione dei Pesci.

Lo strumento che ha permesso per la prima volta di osservare le caratteristiche chimiche dell’atmosfera di un esopianeta di questo tipo è ESPRESSO, uno spettrografo ad alta risoluzione installato sul Very Large Telescope (VLT) dell’European Southern Observatory (ESO), situato nel deserto di Atacama in Cile. Lo strumento nasce dalla collaborazione tra gli scienziati di Italia, Cile, Portogallo, Svizzera, Spagna e l’ESO. In particolare, sono quasi 30 gli scienziati dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (Inaf) che hanno contribuito al progetto.

I ricercatori, guidati da David Ehrenreich, dell’università di Ginevra, hanno analizzato la prima raccolta dati di ESPRESSO avvenuta a settembre 2018 e scoperto che lo strumento, nato per dare la caccia a mondi simili al nostro, che orbitano intorno a stelle simili al Sole, in realtà è in grado di andare oltre e svelare i segreti di mondi anche molto diversi dal nostro, che orbitano fin troppo vicini alle loro stelle madre.

Una pioggia di ferro liquido

L’esopianeta WASP-76b è un gigante gassoso con una massa leggermente inferiore a quella di Giove, ma dalle dimensioni doppie, che ruota ad appena 5 milioni di chilometri dalla sua stella. Proprio come la Luna con la Terra, il pianeta rivolge alla sua stella sempre la stessa faccia, dato che il periodo di rotazione intorno al suo asse è molto vicino a quello di rotazione intorno alla sua stella, come se fosse “ordinatamente bloccato”.

L’effetto è che nel lato diurno, esposto a una quantità di radiazioni dalla stella madre che è di molto superiore a quella che la Terra riceve dal Sole, la temperatura raggiunge i 2400 gradi Celsius, come spiegato nello studio pubblicato su Nature. Un pianeta ultra-caldo, tanto che a queste temperature le molecole si dividono in atomi e anche metalli, come il ferro, evaporano.

Nel lato notturno invece, che non riceve praticamente radiazioni, la temperatura scende bruscamente fino a 1500 gradi Celsius. Questa escursione termica di un migliaio di gradi genera dei potenti venti che dal lato più caldo si muovono verso quello più freddo. Ehrenreich ha spiegato: “La cosa sorprendente è che non abbiamo osservato il vapore di ferro solo all’alba. L’unica spiegazione possibile per questo fenomeno è che piova ferro nel lato oscuro di questo estremo esopianeta”.

Analizzando i dati di ESPRESSO i ricercatori sono così riusciti a ottenere degli spettri abbastanza dettagliati di WASP-76b da studiarne le composizioni chimiche dell’atmosfera, scoprendo che il passaggio del vapore di ferro verso la zona notturna più fredda provoca la condensazione del metallo e la sua precipitazione, dando origine a una vera e propria pioggia di ferro liquido

ESPRESSO pioniere nella chimica dei nuovi mondi

Lo strumento ESPRESSO, acronimo di Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanets and Stable Spectroscopic Observations, era stato progettato dal consorzio di scienziati come cacciatore di esopianeti simili alla Terra e che orbitano intorno a stelle simili al nostro Sole, ma si è rivelato molto più versatile di quanto previsto.

La grande stabilità dello spettrografo ad alta risoluzione unita alle potenzialità del telescopio VLT lo rendono uno strumento fondamentale non solo per la ricerca di nuove Terre, ma anche per lo studio delle atmosfere degli esopianeti in generale.

Núria Casasayas Barris, ricercatrice all’Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) e co-autrice dello studio ha spiegato: “I pianeti giganti ultra-caldi sono i laboratori migliori che abbiamo per studiare gli esopianeti estremi e le loro condizioni climatiche. Osservando l’esopianeta al transito sul disco della stella, siamo in grado di studiare parte della sua atmosfera attraverso la luce emessa dal suo passaggio. ESPRESSO ci ha permesso di rivelare le variazioni chimiche anche solo da una piccola porzione dell’atmosfera che abbiamo osservato”.

Lo spettrografo infatti è in grado di misurare con alta precisione sia le velocità radiali dei pianeti che le composizioni chimiche delle loro stelle madri, e come ha sottolineato Ehrenreich, apre la via a un modo del tutto nuovo per determinare le caratteristiche atmosfere e il clima degli esopianeti più estremi. Anche quelli dove ferro liquido piove dal cielo.

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Immagini: ESO/M. Kornmesser