Hubble rileva il vapore acqueo nell'atmosfera di un piccolo pianeta extrasolare

Il mondo pieno di vapore potrebbe essere un campione di pianeti ricchi di acqua in tutta la nostra galassia

La ricerca della vita nello spazio va di pari passo con la ricerca dell’acqua sui pianeti in orbita attorno ad altre stelle. L’acqua è una delle molecole più comuni nell’universo e tutta la vita sulla Terra ne ha bisogno. L'acqua agisce come solvente dissolvendo le sostanze e consentendo reazioni chimiche chiave nelle cellule animali, vegetali e microbiche. È molto meglio in questo rispetto ad altri liquidi.

Gli astronomi rimangono stupiti quando trovano prove della presenza di vapore acqueo sugli esopianeti. L’ultimo obiettivo è il pianeta GJ 9827d, che potrebbe avere un’atmosfera ricca di acqua attorno a sé. Il pianeta ha solo il doppio del diametro della Terra e potrebbe essere un esempio di potenziali mondi ricchi di acqua in altre parti della nostra galassia. Ma non pensate di acquistare proprietà su GJ 9827d. Il pianeta è caldo da morire Venerea 800 gradi F. Questo lo rende un mondo molto pieno di vapore.

Questa è una rappresentazione artistica dell'esopianeta GJ 9827d, il più piccolo esopianeta con vapore acqueo rilevato nella sua atmosfera. Il pianeta potrebbe essere un esempio di potenziali pianeti con atmosfere ricche di acqua in altre parti della nostra galassia. Il pianeta, che ha circa il doppio del diametro della Terra, orbita attorno alla stella nana rossa GJ 9827. Ci sono due pianeti interni nel sistema a sinistra. Le stelle sullo sfondo sono disegnate come possono essere viste ad occhio nudo guardando indietro verso il nostro Sole. Il sole è troppo debole per vederlo. La stella blu in alto a destra è Regolo; La stella gialla in basso al centro è Denebola; La stella blu in basso a destra è lo spuntone. La costellazione del Leone è a sinistra e la costellazione della Vergine a destra. Entrambe le costellazioni sono distorte dalla nostra vista dalla Terra da una distanza di 97 anni luce. Credito immagine: NASA, ESA, Leah Hostak (STScI), Ralph Crawford (STScI)

Il telescopio spaziale Hubble rileva vapore acqueo nell'atmosfera di un piccolo pianeta extrasolare

Utilizzando il telescopio spaziale Hubble della NASA, gli astronomi hanno osservato il più piccolo esopianeta in cui è stato rilevato vapore acqueo nell'atmosfera. GJ 9827d, con un diametro circa doppio di quello della Terra, potrebbe servire da esempio di potenziali pianeti con atmosfere ricche di acqua in altre parti della nostra galassia.

“Questa sarà la prima volta che potremo dimostrare direttamente attraverso il rilevamento atmosferico che questi pianeti con atmosfere ricche di acqua possono effettivamente esistere attorno ad altre stelle”, ha affermato il membro del team Björn Beneke, del Trottier Institute for Exoplanet Research dell'Università di Montreal. . “Questo è un passo importante verso la determinazione della prevalenza e della diversità delle atmosfere sui pianeti rocciosi”.

“La presenza di acqua su un pianeta così piccolo è una scoperta storica”, ha aggiunto la co-principale ricercatrice Laura Kreidberg dell’Istituto Max Planck per l’astronomia di Heidelberg, in Germania. “Si avvicina più che mai alla caratterizzazione di mondi veramente simili alla Terra”.

Studio dell'atmosfera del pianeta

Tuttavia, è ancora troppo presto per sapere se Hubble ha misurato una piccola quantità di vapore acqueo utilizzando la spettroscopia in un’atmosfera gonfia e ricca di idrogeno, o se l’atmosfera del pianeta è costituita principalmente da acqua, rimasta dopo l’evaporazione dell’atmosfera. idrogeno/elio sotto la radiazione stellare. .

“Il nostro programma di osservazione, guidato dal ricercatore principale Ian Crosfield dell'Università del Kansas a Lawrence, Kansas, è stato specificamente progettato con l'obiettivo non solo di rilevare molecole nell'atmosfera del pianeta, ma anche di cercare specificamente il vapore acqueo. Entrambi i risultati saranno emozionante, indipendentemente dal fatto che il vapore acqueo fosse dominante o poco Classificare “In un'atmosfera dominata dall'idrogeno”, ha detto l'autore principale dello studio, Pierre-Alexis Roy del Trottier Institute for Exoplanet Research dell'Università di Montreal.

“Fino ad ora, non siamo stati in grado di rilevare direttamente l'atmosfera di un pianeta così piccolo. “Stiamo lentamente entrando in questo sistema ora”, ha aggiunto Beinecke. “Ad un certo punto, mentre studiamo i piccoli pianeti, ci deve essere un transizione in cui non c'è più idrogeno.” “Su questi piccoli mondi hanno un'atmosfera simile a quella di Venere (dominata dall'anidride carbonica).”

Poiché il pianeta è caldo quanto Venere, a 800 gradi Fahrenheit, sarebbe certamente un mondo inospitale e pieno di vapore se l'atmosfera fosse costituita principalmente da vapore acqueo.

Implicazioni e ricerche future

Al momento la squadra ha due possibilità. Uno scenario è che il pianeta sia ancora aggrappato a un’atmosfera ricca di idrogeno e piena di acqua, rendendolo un pianeta giovane.Nettuno. In alternativa, può essere una versione più calda di GioveEuropa, che contiene sotto la sua crosta il doppio dell’acqua della Terra. “Il pianeta GJ 9827d potrebbe essere metà acqua e metà roccia. Ci sarà molto vapore acqueo sopra un corpo roccioso più piccolo”, ha detto Beinecke.

Se il pianeta ha un’atmosfera residua ricca di acqua, deve essersi formato lontano dalla sua stella ospite, dove la temperatura è fredda e l’acqua è disponibile sotto forma di ghiaccio, rispetto alla sua posizione attuale. In questo scenario, il pianeta sarebbe migrato più vicino alla stella e avrebbe ricevuto più radiazioni. L'idrogeno è stato riscaldato ed è fuggito, o è ancora in procinto di sfuggire alla debole gravità del pianeta. Una teoria alternativa è che il pianeta si sia formato vicino alla stella calda, con tracce di acqua nella sua atmosfera.

Il programma Hubble ha osservato il pianeta durante 11 transiti – eventi in cui il pianeta si è incrociato davanti alla sua stella – distanziati di oltre tre anni. Durante il transito, la luce stellare viene filtrata attraverso l'atmosfera del pianeta e presenta la firma spettrale delle molecole d'acqua. Se ci sono nuvole sul pianeta, sono abbastanza basse nell'atmosfera da non oscurare completamente la visione dell'atmosfera di Hubble, e Hubble può sondare il vapore acqueo sopra le nuvole.

“Osservare l'acqua è una porta per scoprire altre cose”, ha detto Thomas Green, astrofisico dell'Università della California, California. NASACentro di ricerca Ames nella Silicon Valley, California. “Questa scoperta di Hubble apre le porte allo studio futuro di questi tipi di pianeti con il telescopio spaziale James Webb. Con ulteriori osservazioni nell'infrarosso, il telescopio spaziale James Webb può vedere molto di più, comprese le molecole contenenti carbonio come monossido di carbonio, anidride carbonica e metano.Una volta che abbiamo un inventario totale degli elementi di un pianeta, possiamo confrontarli con la stella attorno alla quale orbita e capire come si è formata.

GJ 9827d è stato scoperto dal telescopio spaziale Kepler della NASA nel 2017. Completa la sua orbita attorno a una stella nana rossa ogni 6,2 giorni. La stella GJ 9827 si trova a 97 anni luce dalla Terra nella costellazione dei Pesci.

Riferimento: “L'assorbimento d'acqua nello spettro di trasmissione del filtro Waterworld GJ 9827d” di Pierre-Alexis Roy, Björn Beneke, Caroline Piollet, Michael A. Julie Santiago, Ian JM Crosfield, Caroline V. Morley, Laura Krydberg, Thomas Michal Evans, Jonathan Brand, Simon DeLisle, Thomas B. Verde, Kevin K. Hardegree-Ullman, Travis Barman, Jesse L. Christiansen, Diana Dragomir, Jonathan J. Fortney, Andrew W. Howard, Molly R. Kozirek e Joshua D. Lothringer, 12 settembre 2023, IL Lettere del diario astrofisico.
doi: 10.3847/2041-8213/acebf0

IL Telescopio spaziale Hubble È un progetto di cooperazione internazionale tra la NASA e l'Agenzia spaziale europea. Il telescopio è gestito dal Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland. Lo Space Telescope Science Institute (STScI) di Baltimora, nel Maryland, conduce operazioni scientifiche su Hubble e Webb. STScI è gestito per la NASA dall'Association of Universities for Research in Astronomy, a Washington, DC