Il Telescopio James Webb Rileva un'Atmosfera Densa su TOI-561 b, un Esopianeta Roccioso Ultra-Caldo

Il Telescopio Spaziale James Webb (JWST) ha fornito le prove più convincenti finora dell'esistenza di un'atmosfera significativa attorno all'esopianeta roccioso TOI-561 b. Questa scoperta mette in discussione le precedenti convinzioni scientifiche secondo cui i pianeti di piccole dimensioni, orbitanti così vicini alle loro stelle ospiti, non dovrebbero essere in grado di trattenere involucri gassosi a causa della violenta radiazione stellare.

TOI-561 b, classificato come una super-Terra ultra-calda, è stato identificato per la prima volta nel 2020. Si ritiene che sia uno dei pianeti più antichi mai scoperti, essendosi formato circa 10 miliardi di anni fa. Il pianeta possiede un raggio circa 1,4 volte quello terrestre e completa una rivoluzione attorno alla sua stella in meno di 11 ore. Questa orbita rapidissima lo colloca nella rara categoria degli esopianeti con periodo di orbita ultra-breve (USP).

La stella madre di TOI-561 b è una nana arancione, stimata essere due o tre volte più vecchia del nostro Sole. A causa della distanza estremamente ravvicinata, il pianeta è in rotazione sincrona, il che significa che un lato è permanentemente rivolto verso la sua stella, sottoposto a un calore incessante.

Il team di ricerca, guidato da Johanna Teske del Dipartimento di Scienze della Terra e dei Pianeti presso il Carnegie Institution for Science, ha impiegato lo spettrografo NIRSpec del JWST. L'obiettivo era misurare la temperatura della faccia illuminata del pianeta analizzando la sua emissione di luminosità nel vicino infrarosso. Se TOI-561 b fosse una roccia nuda, la temperatura della sua superficie diurna avrebbe dovuto raggiungere circa 2700 °C (4900 °F).

Tuttavia, le osservazioni effettuate nel maggio 2024 hanno rivelato una temperatura notevolmente inferiore: appena 1800 °C (3200 °F). Questa differenza termica inaspettatamente ridotta è spiegata al meglio dalla presenza di un involucro gassoso sostanziale, ricco di elementi volatili, che agisce ridistribuendo il calore su tutta la superficie planetaria.

Tim Lichtenberg dell'Università di Groninga, coautore dello studio, ha azzardato un paragone, descrivendo il pianeta come una sorta di “palla di lava umida”, contenente più volatili di quanto ci si aspetterebbe. Questa caratteristica, unita a una densità anomala, non può essere spiegata unicamente dalla composizione interna, come un piccolo nucleo ferroso circondato da un mantello di silicati meno densi.

La stella TOI-561 è povera di metalli, un indizio che suggerisce che il pianeta si sia formato in un ambiente chimico diverso rispetto ai corpi celesti del nostro Sistema Solare. Gli scienziati ritengono che questa composizione possa essere rappresentativa dei pianeti che si sono evoluti quando l'Universo era ancora in una fase relativamente giovanile.

Secondo la Dottoressa Anjali Piete dell'Università di Birmingham, la presenza di un'atmosfera è essenziale per giustificare tutte le osservazioni, poiché venti estremamente potenti potrebbero essere responsabili del trasporto di calore verso il lato notturno del pianeta. I ricercatori ipotizzano l'esistenza di un equilibrio dinamico tra un oceano magmatico e l'atmosfera, con un continuo rilascio e riassorbimento di gas.

I ricercatori hanno in programma di dedicare oltre 37 ore di osservazioni JWST per mappare la circolazione del calore e affinare la comprensione della composizione atmosferica. I risultati di questa indagine sono stati pubblicati sulla rivista The Astrophysical Journal Letters. Come ha sottolineato Nicole Wallack, un'altra coautrice del lavoro, questa scoperta sta letteralmente “ribaltando le idee consolidate sui pianeti con periodo di orbita ultra-breve”.