Il telescopio spaziale James Webb della NASA esplora l’alba e il tramonto eterni di un mondo lontano

I ricercatori che utilizzano il telescopio spaziale James Webb della NASA hanno finalmente confermato ciò che i modelli avevano previsto in precedenza: l’esopianeta presenta differenze tra le sue atmosfere dell’eterna mattina e dell’eterna sera. WASP-39 b, un pianeta gigante con un diametro 1,3 volte quello di Giove ma con una massa simile a quella di Saturno, orbita attorno a una stella a circa 700 anni luce dalla Terra, che viene definita “marea bloccata” con la sua stella madre. Ciò significa che ha un aspetto diurno e notturno costante: un lato del pianeta è sempre esposto alla sua stella, mentre l’altro lato è sempre avvolto nell’oscurità.

Utilizzando il NIRSpec (spettrometro del vicino infrarosso) di Webb, gli astronomi hanno confermato che esiste una differenza di temperatura tra l’eterna mattina e l’eterna sera su WASP-39 b. Le sere appaiono circa 300°F (circa 200°C) più calde. Hanno anche trovato prove di una copertura nuvolosa differenziale, con la parte del pianeta sempre mattutina che probabilmente è più nuvolosa di quella serale. Gli astronomi hanno analizzato lo spettro di trasmissione da 2 a 5 micron di WASP-39 b, una tecnica che studia il capolinea degli esopianeti, il confine che separa i lati diurni e notturni di un pianeta. Lo spettro di trasmissione viene creato confrontando la luce stellare filtrata attraverso l’atmosfera del pianeta mentre passa davanti alla stella con la luce stellare non filtrata osservata quando il pianeta è vicino alla stella. Questo confronto può fornire ai ricercatori informazioni sulla temperatura, sulla composizione e su altre proprietà dell’atmosfera del pianeta.

“WASP-39 b è diventato un pianeta di riferimento per studiare le atmosfere degli esopianeti utilizzando il WEB”, ha affermato Nestor Espinosa, ricercatore di esopianeti presso lo Space Telescope Science Institute e autore principale dello studio. “Ha un’atmosfera gonfia, gonfia, quindi il segnale della luce stellare che fluisce attraverso l’atmosfera del pianeta è molto forte.” Gli spettri Webb dell’atmosfera di WASP-39b precedentemente pubblicati, che mostravano la presenza di anidride carbonica, anidride solforosa, vapore acqueo e sodio, rappresentano l’intero confine giorno/notte – e non c’è stato alcun tentativo dettagliato di distinguere quale lato sia l’altro . Ora, la nuova analisi costruisce due diversi spettri della zona di terminazione, dividendo effettivamente il confine giorno/notte in due semicerchi, uno della sera e uno del mattino. I dati mostrano che la sera è notevolmente più calda, a 800°C, e la mattina è relativamente più fresca, a 600°C.

“È davvero sorprendente che possiamo distinguere una differenza così piccola, e questo è possibile solo grazie alla sensibilità di Webb alle lunghezze d’onda del vicino infrarosso e ai sensori ottici altamente stabili”, ha detto Espinosa. “Qualsiasi piccolo movimento nello strumento o nell’osservatorio durante la raccolta dei dati limiterebbe gravemente la nostra capacità di effettuare questo rilevamento. Dovrebbe essere molto preciso, e Webb è proprio questo. La modellazione completa dei dati ottenuti consentirà anche ai ricercatori di indagare la struttura del guscio L’atmosfera di WASP-39 b, la sua copertura nuvolosa e il motivo della sua alta temperatura serale Anche se in futuro il team studierà come la copertura nuvolosa può influenzare la temperatura e viceversa, gli astronomi lo hanno confermato la rotazione del gas attorno al pianeta è la ragione principale della differenza. Temperature su WASP-39 b Su un esopianeta altamente radiante come WASP-39 b, che orbita relativamente vicino alla sua stella, i ricercatori generalmente si aspettano che il gas sia in movimento come segue. il pianeta orbita attorno alla sua stella: il gas più caldo dal lato diurno verrebbe trasportato in una forte corrente a getto tropicale durante la sera e poiché la differenza di temperatura è così grande, anche la differenza di pressione dell’aria sarà grande. che a sua volta provoca velocità del vento più elevate.

Utilizzando modelli di circolazione generale, che sono modelli tridimensionali simili a quelli utilizzati per prevedere i modelli meteorologici sulla Terra, i ricercatori hanno scoperto che è probabile che i venti dominanti su WASP-39 b si spostino dal lato notturno alla fine della mattinata, intorno al lato giorno, verso la fine della serata e poi intorno alla notte. Di conseguenza, il lato mattutino dell’intervallo è più fresco di quello serale. Cioè, il lato mattutino è spazzato dai venti d’aria che si sono raffreddati dal lato notturno, mentre il lato serale è spazzato dai venti d’aria che riscaldano il lato diurno. La ricerca indica che la velocità del vento su WASP-39b potrebbe raggiungere migliaia di chilometri orari! “Questa analisi è particolarmente interessante anche perché ottieni informazioni 3D sul pianeta che non avevi prima”, aggiunge Espinosa. “Poiché possiamo vedere che il bordo della sera è più caldo, significa che è un po’ più rigonfio. E quindi, in teoria, c’è un piccolo rigonfiamento nel punto critico che si avvicina al lato oscuro del pianeta.”

I ricercatori utilizzeranno ora lo stesso metodo di analisi per studiare le variazioni atmosferiche tra altri Giove caldi e legati alle maree, come parte del programma di osservazione generale per la seconda orbita di Webb 3969. WASP-39 b è stato uno dei primi obiettivi analizzati da Webb quando iniziò le sue regolari attività scientifiche nel 2022. I dati sono stati raccolti nel Questo studio fa parte del programma 1366 Early Science Launch, progettato per aiutare gli scienziati a imparare rapidamente come utilizzare gli strumenti del telescopio e realizzare il loro pieno potenziale scientifico.

Il James Webb Space Telescope è il principale osservatorio di scienze spaziali del mondo. Webb risolve i misteri del nostro sistema solare, scrutando mondi lontani attorno ad altre stelle e indagando sulle misteriose strutture e origini del nostro universo e sul nostro posto in esso. Webb è un programma internazionale guidato dalla NASA con i suoi partner ESA (Agenzia spaziale europea) e CSA (Agenzia spaziale canadese).

Bron: NASA