James Webb: indagherà i pianeti delle stelle nane

Il render del telescopio spaziale James Webb
Il render del James Webb Space Telescopy. Credit: NASA

Il James Webb Space Telescope non smette di stupire. Ancora non è operativo nello spazio, ma già è pieno d’impegni. Gli astronomi di mezzo mondo stanno facendo a gara per prenotare il suo utilizzo utile alle ricerche più disparate.

Quando il telescopio più potente del mondo verrà lanciato nello spazio quest’anno, alcuni scienziati potranno anche scoprire se i pianeti delle dimensioni della Terra nel nostro “quartiere solare” hanno un prerequisito chiave per la vita: un’atmosfera.

Il sistema L98-59

Questi pianeti orbitano attorno a una Nana M, il tipo di stella più piccolo e più comune nella galassia. Gli scienziati attualmente non sanno quanto sia comune per i pianeti simili alla Terra attorno a questo tipo di stella avere caratteristiche che li renderebbero abitabili. Nello specifico la stella è chiamata L 98-59. Misura solo l’8% della massa del nostro sole. Sebbene sia piccola, dista solo 35 anni luce dalla Terra. La sua luminosità e la relativa vicinanza lo rendono un obiettivo ideale per l’osservazione.

“Come punto di partenza, è importante sapere se i piccoli pianeti rocciosi in orbita attorno a nane M hanno atmosfere”, ha detto Daria Pidhorodetska, una studentessa di dottorato presso il Dipartimento di Scienze della Terra e Planetarie della UC Riverside. “Se è così, apre la nostra ricerca di vita al di fuori del nostro sistema solare”.

La metodologia dello studio

Per aiutare nella comprensione di questi fenomeni, Pidhorodetska e il suo team hanno studiato se il telescopio spaziale James Webb, che sarà presto lanciato, o il telescopio spaziale Hubble attualmente in orbita, sono in grado di rilevare le atmosfere su questi pianeti. Hanno anche modellato i tipi di atmosfere che possono essere trovate, se esistono, e come possono essere distinte l’una dall’altra. Lo studio (rif.) è stato ora pubblicato sull’Astronomical Journal.

I coautori dello studio includono gli astrobiologi Edward Schwieterman e Stephen Kane dell’UCR, nonché scienziati della Johns Hopkins University, del Goddard Space Flight Center della NASA, della Cornell University e dell’Università di Chicago.

Poco dopo la loro formazione, le nane M attraversano una fase in cui possono brillare di due ordini di grandezza più luminose del normale. La forte radiazione ultravioletta, durante questa fase, ha il potenziale di spazzare via le atmosfere dei pianeti orbitanti.

“Volevamo sapere se l’ablazione era completa nel caso dei due pianeti rocciosi, o se quei mondi terrestri erano in grado di ricostituire le loro atmosfere”, ha detto Pidhorodetska. I ricercatori hanno modellato quattro diversi scenari atmosferici. Il primo in cui i mondi L 98-59 sono dominati dall’acqua. Uno in cui l’atmosfera è composta principalmente da idrogeno. Un altro modello prevede un’atmosfera di anidride carbonica simile a Venere ed infine uno in cui l’idrogeno nell’atmosfera fuggito nello spazio, lasciando dietro di sé solo ossigeno e ozono.

I due telescopi spaziali

Il Team ha scoperto che i due telescopi potrebbero offrire informazioni complementari utilizzando osservazioni di transito. Significa misurare il calo di luce che si verifica quando un pianeta passa davanti alla sua stella. I pianeti del sistema L 98-59 sono molto più vicini alla loro stella di quanto la Terra sia al Sole. Completano le loro orbite in meno di una settimana, rendendo le osservazioni di transito con il telescopio più veloci e più convenienti rispetto all’osservazione di altri sistemi in cui i pianeti sono più lontani dalle loro stelle.

“Ci vorrebbero solo pochi transiti con Hubble per rilevare o escludere un’atmosfera dominata da idrogeno o vapore senza nuvole”, ha detto Schwieterman. “Con un minimo di 20 transiti, Webb ci consentirebbe di caratterizzare i gas nell’anidride carbonica pesante o nelle atmosfere dominate dall’ossigeno”. Dei quattro scenari atmosferici considerati dai ricercatori, Pidhorodetska ha affermato che l’atmosfera secca e dominata dall’ossigeno è la più probabile.

“La quantità di radiazioni che questi pianeti stanno ricevendo a quella distanza dalla stella è intensa”, ha detto. Sebbene possano non avere atmosfere che si prestino alla vita oggi, questi pianeti possono offrire uno sguardo importante su ciò che potrebbe accadere alla Terra in condizioni diverse. Inoltre permette la comprensione di ciò che potrebbe essere possibile su mondi simili alla Terra in altre parti della galassia.

Il sistema L 98-59 è stato scoperto solo nel 2019 e Pidhorodetska si è detta entusiasta di ricevere maggiori informazioni al riguardo quando James Webb verrà lanciato entro la fine dell’anno.
“Siamo sul punto di rivelare i segreti di un sistema stellare che era nascosto fino a poco tempo fa”, ha detto Pidhorodetska.

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