Il telescopio spaziale Webb rileva le principali molecole sull’esopianeta K2-18b

I dati suggeriscono un pianeta extrasolare con una possibile superficie oceanica liquida

Nell’atmosfera della zona abitabile sono state rilevate molecole contenenti carbonio Pianeta extrasolare K2-18 b da un team internazionale di astronomi utilizzando i dati di NASA‘S Telescopio spaziale James Webb. Questi risultati sono coerenti con l’esistenza di un pianeta extrasolare che potrebbe avere una superficie ricoperta di oceani sotto un’atmosfera ricca di idrogeno. La scoperta offre uno scorcio affascinante di un pianeta diverso da qualsiasi altro nel nostro sistema solare e solleva prospettive intriganti su mondi potenzialmente abitabili in altre parti dell’universo.

Gli spettri di K2-18 b, ottenuti con lo strumento NIRISS (imager nel vicino infrarosso e spettrografo non a fessura) di Webb e NIRSpec (spettrometro nel vicino infrarosso), mostrano un’abbondanza di metano e anidride carbonica nell’atmosfera dell’esopianeta, oltre a… Possibile scoperta di un pianeta extrasolare. Una molecola chiamata dimetilsolfuro (DMS). Il rilevamento di carenze di metano, anidride carbonica e ammoniaca supporta l’ipotesi che potrebbe esserci un oceano d’acqua sotto un’atmosfera ricca di idrogeno in K2-18 b. K2-18 b, 8,6 volte la massa terrestre, orbita attorno alla fredda stella nana K2-18 nella zona abitabile e si trova a 120 anni luce dalla Terra. Crediti immagine: NASA, ESA, Agenzia spaziale canadese, Ralph Crawford (STScI), Joseph Olmstead (STScI), Niko Madhusudan (IoA)

Webb rileva metano e anidride carbonica nell’atmosfera di K2-18b

Una nuova indagine condotta dal telescopio spaziale James Webb della NASA su K2-18 b, un esopianeta 8,6 volte la massa terrestre, ha rivelato la presenza di molecole contenenti carbonio tra cui metano e anidride carbonica. La scoperta di Webb si aggiunge a studi recenti che suggeriscono che K2-18 b potrebbe essere un esopianeta, con il potenziale per avere un’atmosfera ricca di idrogeno e una superficie ricoperta da un oceano d’acqua.

La prima comprensione delle proprietà atmosferiche di questo pianeta nella zona abitabile è arrivata dalle osservazioni del telescopio spaziale Hubble della NASA, stimolando ulteriori studi che da allora hanno cambiato la nostra comprensione del sistema.

K2-18 b orbita attorno alla fredda stella nana K2-18 nella zona abitabile e si trova a 120 anni luce dalla Terra nella costellazione del Leone. Esopianeti come K2-18 b, che variano in dimensioni dalla Terra a… NettunoÈ diverso da qualsiasi cosa nel nostro sistema solare. Questa mancanza di pianeti vicini equivalenti significa che questi “pianeti subnettuniani” non sono ben compresi e la natura delle loro atmosfere è oggetto di un dibattito attivo tra gli astronomi.

Implicazioni per la vita extrasolare

L’ipotesi che il pianeta subnettuniano K2-18 b possa essere un esopianeta è intrigante, poiché alcuni astronomi ritengono che questi mondi siano ambienti promettenti per la ricerca di prove di vita sugli esopianeti.

“I nostri risultati sottolineano l’importanza di considerare diversi ambienti abitabili quando si cerca la vita altrove”, ha spiegato Nico Madhusudan, astronomo dell’Università di Cambridge e autore principale dell’articolo che annuncia i risultati. “Tradizionalmente, la ricerca della vita sugli esopianeti si è concentrata principalmente su pianeti più piccoli e rocciosi, ma i mondi dell’Assia più grandi sono più adatti per le osservazioni atmosferiche”.

L’abbondanza di metano e anidride carbonica e la mancanza di ammoniaca supportano l’ipotesi che potrebbe esserci un oceano d’acqua sotto un’atmosfera ricca di idrogeno in K2-18 b. Queste osservazioni iniziali di Webb hanno fornito anche la potenziale scoperta di una molecola chiamata dimetilsolfuro (DMS). Sulla Terra, questo è prodotto solo dalla vita. La maggior parte del DMS nell’atmosfera terrestre è emessa dal fitoplancton negli ambienti marini.

La conclusione del DMS è meno solida e richiede ulteriore convalida.

“Le prossime osservazioni di Webb dovrebbero essere in grado di confermare se il DMS è effettivamente presente nell’atmosfera di K2-18 b a livelli significativi”, ha spiegato Madhusudan.

Caratterizzazione delle atmosfere degli esopianeti

Anche se K2-18 b si trova nella zona abitabile ed è ora noto che ospita molecole contenenti carbonio, ciò non significa necessariamente che il pianeta possa sostenere la vita. Le grandi dimensioni del pianeta – il suo raggio è 2,6 volte quello della Terra – significa che l’interno del pianeta probabilmente contiene un ampio mantello di ghiaccio ad alta pressione, come quello di Nettuno, ma con un’atmosfera più sottile, ricca di idrogeno e una superficie oceanica. Si prevede che i mondi dell’Assia contengano oceani d’acqua. Tuttavia, è anche possibile che l’oceano sia troppo caldo per essere abitabile o liquido.

“Sebbene questo tipo di pianeta non esista nel nostro sistema solare, i pianeti sub-nettuniani sono il tipo di pianeta più comune finora conosciuto nella galassia”, ha spiegato il membro del team Subhajit Sarkar dell’Università di Cardiff. “Abbiamo ottenuto lo spettro più dettagliato fino ad oggi della sottozona abitabile di Nettuno, e questo ci ha permesso di identificare le molecole nella sua atmosfera”.

Caratterizzare le atmosfere degli esopianeti come K2-18 b – che significa determinarne i gas e le condizioni fisiche – è un campo molto attivo in astronomia. Tuttavia, questi pianeti sono letteralmente oscurati dal bagliore delle loro stelle più grandi, rendendo particolarmente difficile sondare le atmosfere degli esopianeti.

Il team ha evitato questa sfida analizzando la luce proveniente dalla stella madre di K2-18 b mentre attraversava l’atmosfera dell’esopianeta. K2-18 b è un esopianeta in transito, il che significa che possiamo rilevare un calo di luminosità mentre passa attraverso la faccia della sua stella ospite. È così che l’esopianeta è stato scoperto per la prima volta nel 2015 dalla missione K2 della NASA. Ciò significa che durante il transito, una piccola porzione di luce stellare attraverserà l’atmosfera dell’esopianeta prima di raggiungere telescopi come Webb. Il passaggio della luce stellare attraverso l’atmosfera di un esopianeta lascia tracce che gli astronomi possono mettere insieme per identificare i gas nell’atmosfera dell’esopianeta.

Capacità di James Webb e ricerca futura

“Questo risultato è stato possibile solo grazie all’esteso intervallo di lunghezze d’onda e alla sensibilità senza precedenti del Webb, che ha consentito un rilevamento affidabile delle caratteristiche spettrali con soli due transiti”, ha affermato Madhusudan. “Per fare un confronto, un’osservazione di transito con il Webb ha fornito una risoluzione paragonabile a otto osservazioni di Hubble effettuate in pochi anni e in un intervallo di lunghezze d’onda relativamente ristretto”.

“Questi risultati sono il risultato di sole due osservazioni di K2-18 b, e ce ne sono altre in arrivo”, ha spiegato il membro del team Savvas Constantinou dell’Università di Cambridge. “Ciò significa che il nostro lavoro qui è solo una prima dimostrazione di ciò che Webb potrebbe osservare negli esopianeti nella zona abitabile”.

I risultati del team sono stati accettati per la pubblicazione su The Lettere del diario astrofisico.

Il team intende ora condurre ricerche di follow-up utilizzando lo spettrometro MIRI (strumento nel medio infrarosso) del telescopio, che sperano possa convalidare ulteriormente i loro risultati e fornire nuove informazioni sulle condizioni ambientali su K2-18 b.

“Il nostro obiettivo finale è identificare la vita su un esopianeta abitabile, che cambierebbe la nostra comprensione del nostro posto nell’universo”, ha concluso Madhusudan. “Le nostre scoperte rappresentano un passo promettente verso una comprensione più profonda dei mondi dell’Assia in questo sforzo”.

Il James Webb Space Telescope della NASA è il principale osservatorio di scienze spaziali del mondo. Risolve i misteri del nostro sistema solare, guarda oltre i mondi lontani attorno ad altre stelle ed esplora le misteriose strutture e origini del nostro universo e il nostro posto in esso. WEB è un programma internazionale guidato dalla NASA con i suoi partner l’Agenzia spaziale europea (ESA).Agenzia spaziale europea) e l’Agenzia spaziale canadese.