Esopianeti con atmosfere estese in evaporazione. L’articolo: “The GAPS programme at TNG. XXII: The GIARPS view of the extended helium atmosphere of HD 189733 b accounting for stellar activity” di G. Guilluy (UniTO/INAF-OATo) pubblicato su A&A

Il numero di esopianeti scoperti fino ad oggi (4197 al 4/Agosto/2020, fonte: NASA) è sufficientemente alto da permettere studi delle loro proprietà globali. Una delle proprietà osservate che ancora manca una spiegazione certa è il così detto “deserto nettuniano“, ossia la relativa assenza di esopianeti di massa e dimensioni intermedie (sub-gioviani) con periodo orbitale minore di 3 giorni (ossia in orbite ravvicinate attorno la propria stella). E’ stato ipotizzato che il deserto nettuniano sia la conseguenza di una massiccia perdita di massa nei pianeti gassosi in orbite molto strette. Pianeti troppo vicini alla loro stella, infatti, possono essere irradiati da flussi significativi di radiazione ai raggi X ed UV, prodotti dall’attività magnetica delle stelle (soprattutto i brillamenti). Questa radiazione riscalda il gas nell’atmosfera dei pianeti, facendola espandere e quindi disperdere.

 

Le atmosfere esoplanetarie sono studiate analizzando osservazioni spettroscopiche ottenute durante il transito del pianeta davanti il disco della propria stella. Durante il transito, infatti, parte della radiazione stellare attraversa l’atmosfera del pianeta, venendo eventualmente assorbita dai gas che compongono l’atmosfera, permettendoci così di poterne studiare proprietà e composizione chimica. Le prime evidenze a supporto di atmosfere in evaporazione attorno pianeti gassosi vicini alla propria stella sono state ottenute osservando l’assorbimento della radiazione stellare dovuto all’idrogeno presente nelle atmosfere nel pianeta HD 209458 b (osservazioni effettuate con STIS a bordo dell’Hubble Space Telescope). Osservazioni delle righe dell’idrogeno, però, possono essere influenzate dall’assorbimento interstellare e dall’emissione geocoronale terrestre. Alternativamente, si può studiare l’assorbimento dovuto all’elio nell’atmosfera planetaria attraverso il tripletto HeI 1083.3 nm, in quanto questa riga non è influenzata dall’assorbimento interstellare. In questo caso, però, si deve prestare attenzione all’attività magnetica della stella: se da un lato l’osservabilità di questa riga richiede che l’atmosfera sia irradiata da radiazione EUV (ultravioletto estremo), emessa dai fenomeni legati all’attività magnetica della stella, d’altro canto la profondità della riga cambia se il pianeta transita davanti regioni attive magneticamente (come eventuali network di faculae o macchie fotosferiche).

 

Un’attenta analisi delle righe di assorbimento dell’HeI 1083.3 nm nelle atmosfere planetarie richiede quindi uno studio dettagliato dell’attività stellare durante il transito. Questo è l’approccio adottato dal team di ricercatori guidato dall’astrofisica G. Guilluy (Università degli Studi di Torino, INAF-Osservatorio Astronomico di Torino) per studiare l’atmosfera del pianeta HD 189733 b (un pianeta di tipo gioviano che orbita attorno una stella di tipo solare a 0.03 Unità Astronomiche di distanza, meno di un decimo della distanza media tra Sole e Mercurio). Lo studio fa parte del progetto GAPS (Global Architecture of Planetary Systems), ed è basato su osservazioni spettroscopiche ottiche ed infrarosse ottenute durante cinque transiti del pianeta davanti la propria stella con gli spettrografi GIANO e HARPS-N installati al Telescopio Nazionale Galileo. Gli autori hanno osservato durante i transiti la presenza nello spettro della sorgente della riga HeI 1083.3 nm in assorbimento, dovuta al gas presente nell’atmosfera del pianeta. La disponibilità di osservazioni simultanee in ottico ed infrarosso ha permesso ai ricercatori di analizzare l’attività della stella durante le osservazioni ed identificare 3 transiti dove la riga HeI 1083.3 nm non è contaminata dall’attività stellare. Grazie a simulazioni atte a riprodurre le osservazioni durante questi tre transiti, gli autori hanno stimato che l’atmosfera di HD 189733 b è riscaldata a circa 12000 gradi dalla radiazione della stella, si estende per circa 1.2 raggi planetari, e perde massa al ritmo di 1−2 g s⁻¹ di elio. Lo studio è descritto nell’articolo: “The GAPS programme at TNG. XXII: The GIARPS view of the extended helium atmosphere of HD 189733 b accounting for stellar activity“, pubblicato recentemente sulla rivista Astronomy & Astrophysics. Tra i coautori, gli astronomi L. Affer, S. Benatti, A. Maggio, J. Maldonado e G. Micela dell’INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo.

 

La figura allegata (cliccare qua per visualizzare l’immagine intera) mostra una media dei cinque spettri in trasmissione di HD 189733 b osservati durante i transiti. I valori nominali del tripletto del HeI 1083.3 nm sono indicati con delle linee verticali. La riga d’assorbimento osservata è ben evidente.

 

Mario Giuseppe Guarcello  ( segui mguarce)