IL COLORE DI WASP-12b

Per la seconda volta, dopo il blu cobalto di HD189733b, è stato possibile determinare il colore apparente di un esopianeta a partire dalla misurazione del suo albedo. 

L'albedo è la quantità di luce incidente riflessa da un pianeta. 

WASP-12b, un gioviano caldo assai studiato, ha sorpreso tutti con questo look imprevisto: apparirebbe più scuro dell'asfalto appena steso.  Tale oscurità è diretta conseguenza di un albedo bassissimo, appena 0.064, misurato dallo spettrografo STIS a bordo del telescopio spaziale Hubble. Ciò vuol dire che questo pianeta assorbe circa il 94% della luce che lo colpisce. 

Ma come mai un pianeta che di giorno raggiunge i 2600°C risulta poi così scuro?
Secondo il team di astronomi autore dello studio la causa si nasconde nella temperatura della spessa atmosfera dell'esopianeta.

L'altissima temperatura impedisce la formazione di qualunque nuvola, mantiene i metalli alcalini in forma di gas ionizzato e spezza le molecole di idrogeno in idrogeno atomico. 

Tali misurazioni sono merito di osservazioni spettroscopiche tra i 290 ed i 570 nm.

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VENTI EXTRASOLARI

Ormai la risoluzione degli strumenti dedicati alla ricerca ed allo studio dei pianeti extrasolari ha raggiunto altissimi livelli, così come le tecniche ingegnose che gli astronomi utilizzano per ottenere quante più informazioni possibili da questi strani e nuovi mondi.
Per la prima volta un team di astronomi è riuscito a calcolare con precisione la velocità del vento su un pianeta orbitante attorno ad un'altra stella, sia nell'emisfero notturno sia in quello diurno.
La stella in questione è HD 189733 ed è distante circa 63 anni luce dal Sole, in direzione della costellazione della Volpetta. Il pianeta, noto come HD 189733b, appartiene alla categoria degli Hot Jupiters ( pianeti della taglia del nostro Giove ma roventi, in quanto orbitano estremamente vicino alla loro stella): 1250°C di temperatura, 10% più grande di Giove ed un anno che dura appena 2.2 giorni terrestri. Si trova inoltre talmente vicino alla sua stella (0,03 UA - 4.5 milioni di km) da rivolgerle perennemente lo stesso emisfero a causa della potentissima interazione gravitazionale tra i due corpi celesti.
In passato erano già state effettuate misure della velocità del vento su alcuni pianeti extrasolari, ma si tratta di misure statistiche e riguardanti un solo emisfero; mancava dunque una misura precisa e globale dei venti.
In questo studio la velocità del vento è stata misurata indipendentemente su entrambi gli emisferi del pianeta e ciò ha permesso di comprendere la sua reale direzione: da ovest verso est.
La velocità dei venti su HD 189733b ha dell'incredibile, risultando oltre 20 volte maggiore del vento più forte mai misurato sulla Terra: 8690 km/h (2,2 Km/s) dall'emisfero diurno a quello notturno.
Ma come si è arrivati a questa incredibile scoperta?
Partendo dal presupposto che il disco di una stella è più brillante al centro rispetto alle zone periferiche (esattamente come si nota osservando il disco solare...), il sensibilissimo spettrometro HARPS ha osservato il pianeta durante differenti momenti del transito di fronte alla sua stella.
Conseguentemente HARPS ha rilevato una quantità di luce filtrata dall'atmosfera del pianeta differente nei vari momenti del transito: l'atmosfera del pianeta bloccherà più luce stellare in corrispondenza delle zone periferiche del disco stellare, rispetto a quella filtrante durante il transito al centro del disco stellare. Per osservare al meglio il fenomeno è stata osservata la variazione della luce prodotta dal sodio, elemento presente in quantità nell'atmosfera del pianeta e particolarmente adatto allo scopo.
A queste osservazioni si sono sommate quelle che hanno misurato lo spostamento dell'atmosfera del pianeta, verso di noi o nel senso opposto, durante il transito. Tale spostamento, spettroscopicamente assimilabile a quello che fa variare l'intensità del suono di una sirena rispetto ad un ascoltatore fermo e noto come effetto Doppler, ha permesso di calcolare con precisione la velocità dei venti all'interno dell'atmosfera. Il legame tra la luce che filtra attraverso l'atmosfera ed il movimento dell'atmosfera stessa secondo l'effetto Doppler è molto stretto: tale luce sarà un po' più blu (frequenza maggiore) se l'atmosfera ruota verso di noi ed un po' più rossa (frequenza minore) se l'atmosfera ruota in senso opposto a noi, cioè verso la stella.
In definitiva, si è utilizzata la differenza di frequenza della luce nei due casi precedenti per comprendere la velocità dei venti di HD 189733b.
Il team si augura di poter utilizzare questo metodo su molti altri esopianeti giganti (per fare pratica ed affinarlo), per poi utilizzarlo anche per esopianeti terrestri.

Il pianeta in questione è famoso anche per numerosi altri motivi: sappiamo con certezza il suo colore reale (2013), è stato il secondo mondo extrasolare su cui è stata rilevata acqua  (2007), il primo su cui
è stato rilevato il metano (2008), seguito da CO2 e CO (2008). E' anche il primo pianeta extrasolare di cui si è ottenuta una mappa termica superficiale, il primo osservato nei raggi X, il secondo di cui è stato calcolato il tasso di evaporazione atmosferica.


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L'INFERNO ESISTE ED E' SU HD189733Ab

In questo blog abbiamo parlato spesso di esopianeti estremi, ma solo una manciata delle migliaia che oggi conosciamo può competere con quello che è stato appena studiato in dettaglio.

Il pianeta in questione è HD 189733Ab ed è stato scoperto nel 2005 attorno a HD 189733A, una nana arancione facente parte di un sistema binario condiviso con una nana rossa.
Di questo pianeta sappiamo che è un gioviano caldo con una massa superiore del 16% a quella di Giove e che il suo anno dura appena 2,2 giorni terrestri (semiasse: 4,5 milioni di km). Si trova in direzione della costellazione della Volpetta, nei pressi della Nebulosa Manubrio, a 63 anni luce dal Sole.

Fino ad oggi però non si erano potuti compiere studi approfonditi circa la sua situazione atmosferica e superficiale. Ciò che è stato rilevato per mezzo dello spettrometro HARPS ha dell'incredibile.
Utilizzando una nuova e particolare tecnica che concentra l'attenzione degli astronomi sullo studio delle variazioni della linea spettrale del sodio, è stato possibile concludere che su questo mondo la superficie è spazzata da venti di circa 1000 km/h (con punte di 10.000 km/h) ed il tutto è scaldato da una temperatura atmosferica di circa 3000°C.
Le condizioni estreme di questo pianeta generano però anche situazioni e fenomeni affascinanti. Nel luglio 2013 venne condotto uno studio pionieristico per stabilire il vero colore del pianeta: in altre parole come lo vedremmo coi nostri occhi se fossimo nelle sue vicinanze.

Il pianeta risulta essere di un colore blu cobalto (simile alla Terra vista dallo spazio) e ciò è dovuto alle particelle di silicati sospese nella sua turbolenta atmosfera. Queste particelle sono sferzate da venti a migliaia di km/h e vetrificate dal calore estremo dell'atmosfera. Qualora si condensino, in quel punto possono verificarsi piogge di vetro che riflettono la luce blu.

Precedentemente il pianeta aveva fatto parlare di sè essendo il secondo su cui è stata scoperta l'acqua (presente in forma di vapore acqueo, 2007), anidride carbonica e monossido di carbonio (2008), ed il primo su cui è stato scoperto il metano (2008).
Nel 2010 venne confermata l'evaporazione in corso: il pianeta sta perdendo massa al ritmo di 1-100 tonnellate al secondo.
HD189733Ab detiene anche il record di primo pianeta extrasolare ad essere stato mappato (2007): grazie alle forti emissioni generate dalle sue condizioni estreme è stato possibile creare una primitiva mappa termica del pianeta.

HD 189733 b: UN MONDO BLU COBALTO

Nell'avvincente caccia ai pianeti extrasolari, soprattutto quando si cercano pianeti gemelli della Terra, si tende spesso a concentrarsi solamente sui dati orbitali e sulla composizione chimica del pianeta tralasciando l'aspetto più poetico tra tutti: l'aspetto.
Con l'attuale strumentazione professionale non è possibile risolvere i lontanissimi pianeti extrasolari ed apprezzarne i dettagli superficiali o atmosferici, cosa invece possibile quando osserviamo attraverso un telescopio (anche amatoriale) i pianeti del nostro sistema solare, immensamente più vicini. Non essendo in grado di osservare direttamente l'aspetto di questi mondi, possiamo solo indirettamente ricostruirlo tramite l'unico messaggero che ci giunge direttamente da quei pianeti: la loro luce.

Immagine centrata sulla stella HD 189733

Il pianeta in questione è HD 189733b ed situato a soli 63 anni luce dalla Terra. Si tratta di un gigante gassoso, orbitante molto vicino alla sua coppia di soli, che presenta condizioni atmosferiche a dir poco proibitive: temperatura infernale (circa 1000°C) e venti supersonici a 7000 km /h.
Già l'11 dicembre 2007 era stata annunciata la scoperta di velature nella sua atmosfera, mentre il 28 giugno 2012 era stato reso noto che l'alta atmosfera del pianeta stava evaporando a seguito di un imponente flare della sua stella. Ma la nota 'estetica' è giunta solo ora.

Immagine verosimile di come apparirebbe HD 189733b

Il primo passo per arrivare a comprendere il vero aspetto, e quindi il colore reale, del pianeta è quello di rilevare la luce riflessa dal pianeta. Per fare ciò il team di astronomi ha misurato l'ammontare di luce dell'intero sistema prima, durante e dopo il transito del pianeta. Si è visto quindi che quando il pianeta passa dietro la coppia di stelle la luminosità complessiva del sistema cala di una piccolissima percentuale. Ciò avviene in quanto viene a mancare il contributo luminoso del pianeta dato dalla luce da esso riflessa.
La cosa interessante è che i dati raccolti dalla curva di luce (grafico che evidenzia la quantità e la variazione di luce emessa da un oggetto col passare del tempo) di HD 189733  permettono anche di apprezzare anche la variazione del colore della luce rilevata. E' stato visto che in tutte le fasi dell'orbita, tranne quando il pianeta è eclissato dalla coppia di stelle, il segnale è costantemente piccato nella regione blu dello spettro. Al momento del transito dietro le stelle il 'segnale blu' si interrompe generando la prova inconfutabile della natura planetaria e blu del segnale.
Dunque il pianeta HD 189733b apparirebbe all'occhio umano come un mondo blu, del tutto simile alla Terra vista dallo spazio. Ricordiamo la famosa 'foto di gruppo' scattata della sonda Voyager 1 ormai ai confini della regione planetaria del nostro sistema solare in cui la Terra era visibile solo come  'a pale blue dot', come la definì Carl Sagan.

Ecco la famosissima immagine 'Pale blue dot' scattata dalla sonda Voyager 1.

Il colore blu della Terra è conferito dagli oceani che assorbono le frequenze rosse e verdi della luce e riflettono quelle blu, unito alla diffusione della luce blu da parte delle molecole di ossigeno ed azoto presenti in grandissima quantità nella nostra atmosfera. Invece il colore blu di HD 189733b è dovuto alla turbolenta e velata atmosfera del pianeta. Si crede che questo effetto sia dovuto alla presenza di  particelle di silicati in sospensione, responsabili dello scattering della luce blu. Se la presenza di queste particelle fosse confermata significherebbe che con ogni probabilità potrebbero verificarsi piogge di vetro fuso o permarrebbero in sospensione nell'atmosfera particelle di vetro.
Quando vennero scoperte velature nella sua atmosfera si fece riferimento ai tramonti rossi che si potrebbero apprezzare su quel pianeta. Ciò ha senso anche alla luce della scoperta che il pianeta ha un colore marcatamente blu: la luce rossa che attraversa l'atmosfera viene assorbita dal sodio e viene arrossata grazie allo scattering del pulviscolo atmosferico. E' la luce riflessa dal pianeta nello spazio ad essere blu, non quella rifratta attraverso la sua atmosfera.
Un altro importantissimo balzo in avanti nella caratterizzazione dei pianeti extrasolari.


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SCONVOLGIMENTI ATMOSFERICI

Per la prima volta è stato osservato un cambiamento nella struttura atmosferica di un pianeta extrasolare.

L'osservazione incrociata di Hubble Space Telescope (2010) con il collega Spitzer(2011) ci ha regalato per l'ennesima volta una grande scoperta, osservando quasi in tempo reale gli effetti di un gigantesco flare stellare che ha investito il pianeta HD189733b, distante 63 anni luce dalla Terra.

Il pianeta in questione è un gigante gassoso simile al nostro Giove ed estremamente prossimo alla sua stella, tanto da sviluppare temperature anche superiori ai 1000°C. Inoltre il pianeta era già famoso per l'analisi della sua atmosfera che aveva mostrato tracce di anidride carbonica, acqua, monossido di carbonio e, per la prima volta, di metano. Altro record collezionato fu quello di essere il primo pianeta mappato termicamente dopo essere stato osservato per 33 ore consecutive da Spitzer.

L'osservazione, dunque, ha mostrato come a seguito dell'imponente flare, l'atmosfera del pianeta stesse evaporando e disperdendosi nello spazio alla velocità folle di 1000 tonnellate di gas al secondo. 

A breve verrà pubblicato lo studio.

Guarda il video :

http://www.youtube.com/watch?v=n2aYB7Eqz3w