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7.4.17

STUDIARE L'ATMOSFERA DI ALTRE TERRE

Si stanno compiendo passi avanti nello studio delle atmosfere che circondano gli esopianeti rocciosi, in particolare quelle appartenenti alle superterre. Si tratta di pianeti di tipo terrestre, dunque rocciosi, di dimensioni maggiori di quelle della nostra Terra. 
Gli sforzi degli astronomi si concentrano sempre più sulla caratterizzazione di questa tipologia di pianeti e delle relative atmosfere in quanto si ritiene che siano i luoghi più promettenti per la ricerca della vita e delle tracce della sua presenza o attività.

La presenza di concentrazioni anomale di gas prodotti esclusivamente o strettamente collegati all'attività biologica può costituire un solido indizio circa la presenza di forme di vita su un determinato pianeta.
Questa volta l'attenzione si è rivolta ad una superterra in orbita attorno alla stella GJ 1132: si tratta in assoluto del pianeta più piccolo attorno a cui è stato possibile osservare e studiare l'atmosfera.
Per lo studio è stato utilizzato il telescopio da 2.2 metri dell'ESO/MPG situato in Cile. Per lo studio delle atmosfere ci si affida al buon vecchio metodo del transito: si attende che il pianeta transiti di fronte alla sua stella e, se possiede un'atmosfera, parte della luce stellare filtrerà attraverso l'involucro gassoso venendo selettivamente assorbita e rivelandoci dunque la sua composizione chimica.
Abbiamo accennato all'importanza dello studio se consideriamo le dimensioni del pianeta GJ 1132b: si tratta di una superterra ma avendo una massa ed un raggio rispettivamente pari a 1.6 e 1.4 volte quella terrestre...non è poi così super!
Insomma, questo studio certifica ufficialmente la nostra capacità di studiare atmosfere di pianeti rocciosi di piccole dimensioni, frutto del nuovo livello di sensibilità raggiunto dalla strumentazione disponibile e dai metodi di analisi dei dati.

GJ 1132b orbita in appena 1.6 giorni attorno ad una nana rossa distante circa 39 anni luce dal Sole, in direzione della costellazione della Vela. E' stato osservato simultaneamente a differenti lunghezze d'onda in 7 diverse bande dello spettro elettromagnetico. Dalle osservazioni è risultata una dimensione maggiore del pianeta ad una particolare lunghezza d'onda posta nell'infrarosso, rivelando la presenza di un'atmosfera opaca a questa particolare lunghezza d'onda. 

Utilizzando poi i dati raccolti in un modello che simuli al meglio quanto osservato, gli astronomi sono giunti ad un'atmosfera ricca di vapore acqueo e metano.
Ma, come spesso capita, la mancanza di alcuni dati al momento impedisce di saperne di più e di comparare la Terra con GJ 1132b: potrebbe essere un pianeta oceano o una terra con una calda atmosfera di vapore acqueo...
Il pianeta intanto riceve dalla sua stella 19 volte più radiazione rispetto alla Terra e la temperatura negli strati alti della sua atmosfera si stima attorno ai 260°C; la prossimità al suo sole fa ipotizzare che sia anche bloccato marealmente, rivolgendo sempre lo stesso emisfero alla stella e dunque creando complessi meccanismi climatici di trasporto del calore e di circolazione dei venti.
Se ne occuperà sicuramente a breve Hubble e nel prossimo futuro la nuova potente generazione di telescopi terrestri e spaziali. Per ora è stato fatto un altro importantissimo passo avanti.



10.10.14

WASP-43b: IL PRIMO STUDIO APPROFONDITO SU UN'ATMOSFERA ALIENA.

Ciò di cui parliamo oggi rappresenta sicuramente un grosso passo avanti nello studio e nella comprensione della struttura e delle caratteristiche dei pianeti extrasolari.
Abbiamo accennato spesso alla difficoltà estrema nel caratterizzare le atmosfere di questi mondi lontani: bisogna infatti catturare la debolissima luce che filtra attraverso la sottile atmosfera di un pianeta in transito di fronte alla sua stella... il tutto a decine o centinaia di anni luce da noi osservatori.
A questo si deve sommare un'analisi spettroscopica di quella debole luce che ci permette di comprendere la composizione e la struttura dell'atmosfera in esame.

Lo studio sul pianeta WASP-43b si è occupato proprio di questo ed ha collezionato risultati senza precedenti.
WASP-43b è un esopianeta distante 260 anni luce nella costellazione del Sestante che, al di là della sua atmosfera, presenta anche altre caratteristiche degne di nota. E' grande come il nostro Giove ( anche se possiede il doppio della sua massa), ma orbita 40 volte più vicino alla sua stella di quanto non faccia Mercurio rispetto al Sole. Proprio questo aspetto lo rende l'esopianeta con l'anno più corto, appena 19 ore!
Appartiene quindi alla categoria dei Gioviani Caldi e, come tutti gli esopianeti prossimi al loro astro, mostra sempre lo stesso emisfero alla sua stella. Quest'ultima caratteristica ha una grossa influenza sul clima del pianeta che presenta un'emisfero perennemente bollente ed uno perennemente glaciale.

Lo studio in questione ha messo in luce che la temperatura dell'atmosfera di WASP-43b decresce lentamente con l'aumentare dell'altitudine ed i due emisferi possiedono temperature marcatamente differenti. I due dati permettono di concludere che sul pianeta non ci sono meccanismi efficienti di rimescolamento delle masse d'aria e quindi della temperatura, che passa dai 1700°C diurni ai 500°C notturni. Questo risultato è stato possibile grazie alla camera WFC3 a bordo di Hubble, che ancora una volta, dopo 22 anni, dimostra il suo incommensurabile valore.
Altro dato interessantissimo è stato il rilevamento di vapore acqueo nell'atmosfera planetaria e la sua distribuzione. Il pianeta è così caldo che tutta l'acqua è in forma di vapore e non condensa in nubi ghiacciate come sul nostro Giove.
La mappatura termica dell'atmosfera di WASP-43b è stata possibile grazie al monitoraggio continuo del pianeta nell'arco di ben 3 anni... ovvero 4 giorni terrestri!


23.2.12

UNA NUOVA CLASSE DI PIANETI EXTRASOLARI

Credit: Nature
E' di questi giorni l'annuncio della scoperta di una nuova classe di pianeti extrasolari, caratterizzata da pianeti di taglia intermedia tra quella terrestre e quella di Urano, che possiedono una spessa atmosfera ricchissima di vapore acqueo.

Il prototipo di questa interessantissima classe è GJ 1214b : una frazione importante della sua massa è costituita da acqua (25% roccia e 75% acqua). Il pianeta in questione è stato scoperto nel 2009 dal progetto MEarth Project e la sua peculiare caratteristica è stata evidenziata considerando il suo diametro pari a 2.7 volte quello terrestre ed il suo peso, ben 7 volte quello del nostro pianeta. Orbita attorno ad una nana rossa alla distanza di 2 milioni di km in sole 38 ore e possiede una temperatura superficiale oscillante tra i 120°C ed i 250°C.

Nel 2010 è stata osservata la sua atmosfera, rivelandone la composizione principalmente a base di acqua.
L'osservazione di grandi quantità di acqua potrebbe anche essere il frutto dell'emissione di uno spesso strato di vapore acqueo presente in quota nell'atmosfera del pianeta, senza che questa debba esserne necessariamente satura.

Per osservare la composizione atmosferica del pianeta è stata utilizzata la Wide Field Camera 3 (WFC3) dell' Hubble Space Telescope osservando la luce della stella che durante il transito planetario filtra attraverso l'atmosfera planetaria , rivelandoci il mix dei gas che la compone.
L'osservazione infrarossa di Hubble supporta l'ipotesi dell'atmosfera satura di vapore acqueo, abbandonando quella dello strato di vapore acqueo. 

La massa e la taglia del pianeta sono sconosciuti, a differenza della sua densità che risulta essere pari a 2 g/cm3; l'acqua ha una densità pari a 1 g/cm3 e la Terra 5.5 g/cm3 . Ciò suggerisce la presenza di molta più acqua su GJ 1214b rispetto alla Terra e una struttura interna molto differente da quella terrestre. Inoltre, alte temperature e pressioni creerebbero sostanze esotiche come 'acqua superfluida' e 'ghiaccio caldo' non esistenti nell'ambiente a noi familiare.

Pare che il pianeta si sia formato nelle regioni esterne del sistema planetario, dove il ghiaccio era presente in abbondanza, migrando poi verso zone più vicine alla stella transitando nella zona abitabile del sistema. Dunque per un certo periodo sul pianeta si sono verificate condizioni di tipo terrestre.
GJ 1214b è un ottimo candidato per il futuro James Webb Telescope anche grazie alla sua vicinanza alla Terra : solo 40 anni luce.


Fonti :
http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2012/13/full/
http://hubblesite.org/pubinfo/pdf/2012/13/pdf.pdf
http://www.cfa.harvard.edu/news/2012/pr201204.html
http://en.wikipedia.org/wiki/GJ_1214_b