L’atmosfera di un esopianeta sperimenta variazioni drammatiche

Dal momento della sua scoperta nel 2005, l’esopianeta denominato HD 189733b è stato uno dei più osservati pianeti extra solari a causa delle sue dimensioni, dell’orbita compatta, della sua vicinanza alla Terra e della sua atmosfera blu, molto simile in colore a quella della Terra. Ma i ricercatori utilizzando l’Hubble Space Telescope e lo Swift Telescope sono stati testimoni di cambiamenti drammatici nell’alta atmosfera del pianeta con successivo flare violento dalla sua stella che ha letteralmente “innondato” il pianeta di un’intensa radiazione X. I ricercatori affermano di essere in grado di osservare i cambiamenti climatici e quelli meteorologi su pianeti che si trovano al di fuori del nostro Sistema Solare.

HD 189733b ha il cielo blu come la Terra ed è uno dei molti “caldi Giove” che sono stati i più facili da essere scoperti dai cacciatori di esopianeti: pianeti gassosi di grandi dimensioni che orbitano molto vicino alla loro stella. HD 189733b è piuttosto vicino alla sua stella, denominata HD 189733A, a solo un tredicesimo della distanza della Terra dal Sole e le orbita attorno in 2,2 giorni. Inoltre, il sistema si trova a 63 anni luce di distanza da noi, così vicino che la sua stella può essere osservata con il binocolo vicino alla famosa Nebulosa Manubrio (Dumbbell Nebula).

Anche se la sua stella è di pochissimo più piccola e più fredda del Sole, questo fa sì che il clima del pianeta sia eccezionalmente caldo, al di sopra dei 1000 °C e l’alta atmosfera viene colpita da radiazione X e ultravioletta estrema molto energetica.

Anche se si suppone che l’atmosfera non stia evaporando, come invece sta avvenendo nel caso dell’esopianeta Osiris, o HD 209458b, i ricercatori sanno che potenzialmente una tale eventualità si potrebbe presentare. I gas atmosferici si estendono ben oltre la superficie planetaria permettendo alla luce solare di passarvi attraverso, e nelle precedenti osservazioni  i ricercatori sono stati in grado di scoprire le componenti chimiche che circondano HD 189733b. Da tali analisi si è potuto dedurre che l’acqua e il metano sono presenti in atmosfera e, più tardi, lo Spitzer Space Telescope della NASA ha mappato la distribuzione in temperatura intorno al globo. Ulteriori ricerche hanno indicato un sottile strato di particelle nell’alta atmosfera di HD 189733b tanto da creare sottili nubi riflettenti.

Il ricercatore astronomo Alain Lecavelier des Etangs dall’Istituto di Astrofisica di Parigi, Francia, ha guidato il team che ha compiuto le osservazioni con l’Hubble Space Telescope, in particolare l’osservazione dell’atmosfera del pianeta in due periodi, all’inizio del 2010 e sul finire del 2011, quando il pianeta veniva proiettato contro la sua stella. In questo modo l’atmosfera del pianeta è in grado di imprimere le sue impronte chimiche sulla luce stellare, permettendo ai ricercatori di decodificare quello che sta succedendo su scale che sono troppo piccole per poter essere immaginate direttamente. Essi speravano di poter osservare l’atmosfera evaporare via dal pianeta, ma non sono stati così fortunati nel 2010.

“La prima serie di osservazioni sono deludenti” ha affermato Lecavelier, “poichè non mostrano alcuna traccia dell’atmosfera del pianeta. Abbiamo capito che dovevamo avere qualcosa di più interessante con il secondo set di osservazioni”.

Le ulteriori osservazioni del gruppo di ricercatori compiute nel 2011 hanno mostrato un cambiamento drammatico con chiari segni di un pennacchio di gas che veniva eruttato dal pianeta ad un tasso di almeno 1000 tonnellate al secondo, ad una velocità di 480 000 km/, dando al pianeta una sembianza di cometa.

“Non avevamo confermato soltanto che alcune atmosfere planetarie evaporvano, ha affermato Lecavelier, “avevamo osservato che le condizioni fisiche  nell’atmosfera in evaporazione variano nel corso del tempo. Nessuno lo aveva fatto prima”.

Perchè le condizioni atmosferiche stavano cambiando?

Nonostante l’estrema temperatura del pianeta, l’atmosfera non è sufficientemente calda da evaporate alla stessa rate osservata nel 2011. Invece, si suppone che l’evaporazione sia guidata dall’intensa radiazione dell’estremo UV e raggi X dalla stella compagna, che è 20 volte più potente di quella emessa dal nostro Sole. Prendendo in considerazione anche il fatto che HD 189733b è un pianeta gigante molto vicino alla sua stella, allora deve soffrire di una dose di raggi X almeno 3 milioni di volte più alta di quella della Terra.

Poichè la radiazione X e l’estremo UV riscalda l’atmosfera del pianeta e probabilmente guida la sua fuga, il team ha anche monitorato la stella con lo Swift’s X-ray Telescope (XRT). Il 7 settembre 2011, solo otto ore prima che l’Hubble fosse progrrammato per osservare il transito del pianeta sul disco solare, Swift stava monitorando la stella quando improvvisamente venne registrato un potente flare. La sua luminosità divenne 3,6 volte maggiore in X, si manifestò uno spike nella parte superiore dei livelli di emissione che era di gran lunga maggiore di quelle del Sole.

La vicinanza del pianeta alla stella implica che esso venga colpito da una raffica di radiazioni X centinaia di volte più forti di quelle che la Terra risente durante i flare solari di classe X, che rappresenta la categoria più forte” ha affermato il co-autore Peter  Wheatley, fisico presso l’University of Warwick in Inghilterra.

Dopo aver tenuto conto dell’enorme dimensione del pianeta, il gruppo di ricercatori ha notato che HD 189733b è stato raggiunto da una dose di radiazione X 3 milioni di volte maggiore di quella terrestre durante un flare solare di classe X.
“L’emissione X è solo una piccola parte di tutta quella che viene espulsa dalla stella, ma è quella che è sufficientemente energetica da guidare l’evaporazione dell’atmosfera” ha affermato il co-autore Peter Wheatley dell’University of Warwick, Regno Unito. “Questo è stato il flare in radiazione X più luminoso emesso da HD 189733A e sembra molto probabilmente che l’impatto di questo flare sul pianeta abbia guidato l’evaporazione osservata alcune ore più tardi con l’Hubble”.

Il team ha concluso che i cambiamenti nell’emissione della stella possono significare che sia in atto un processo stagionale simile al ciclo di macchie solare di 11 anni. Si spera di chiarire i cambiamenti di cui il team è stato testimone grazie a nuove osservazioni con l’Hubble della NASA e con l’XMM-Newton dell’ESA anche se non vi sono dubbi sul flare osservato e sulla rate di evaporazione che l’atmosfera del pianeta sta sperimentando.

Questa ricerca mostra i benefici di un gruppo di collaborazione tra Swift, Huble e XMM-Telescope.

Questo video del Goddard Spaceflight Center fornisce informazioni ulteriori:

Fonte UniverseToday: http://www.universetoday.com/96020/exoplanets-atmosphere-undergoes-dramatic-variations/

Sabrina

~ di Sabrina su 9 luglio 2012.

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