Inversione termica nell’atmosfera di un gioviano super-caldo. L’articolo: “Neutral Iron Emission Lines from the Dayside of KELT-9b: The GAPS Program with HARPS-N at TNG XX” di Pino L. (INAF-OA Arcetri; University of Amsterdam) pubblicato su ApJ
I Gioviani Caldi sono pianeti gassosi che orbitano vicino la proprio stella (tipicamente a meno di 0.1 Unità Astronomiche, ossia meno della metà della distanza media tra Terra e Sole) e con periodi orbitali della durata di ore o giorni. Un sottogruppo particolarmente estremo di questi esopianeti è quello dei Gioviani super-caldi. Questi pianeti sono in rotazione sincrona con la propria stella (ossia mostrano sempre la stessa faccia alla stella), e nel loro lato diurno le loro temperature superano i 2500 gradi.
Lo studio delle atmosfere di questi pianeti è particolarmente interessante per le loro condizioni estreme rispetto alle altre classi di esopianeti note. Le atmosfere esoplanetarie sono studiate tramite osservazioni spettroscopiche mirate ad individuare ed analizzare righe prodotte da elementi abbondanti nelle atmosfere. Ad esempio, nei Gioviani Caldi molecole come TiO (Ossido di Titano) e VO (Ossido di Vanadio) sono particolarmente importanti per la loro efficacia nell’assorbire la radiazione stellare, e quindi regolare la stratificazione in temperatura dell’atmosfera. Nei Gioviani super-Caldi le temperature sono così elevate che queste molecole sono dissociate. In queste atmosfere, quindi, gli atomi di Ferro rappresentano una delle principali fonti di assorbimento della radiazione stellare e quindi di riscaldamento dell’atmosfera. In questi atomi, infatti, le transizioni bound-bound e bound-free assorbono efficacemente fotoni con lunghezza d’onda più lunga e più corta, rispettivamente, di 0.3 μm.
Il team di ricercatori guidato dall’astrofisico L. Pino (INAF-OA Arcetri; Anton Pannekoek Institute for Astronomy, University of Amsterdam) ha analizzato spettri ad alta risoluzione del Gioviano super-Caldo Kelt-9b, ottenuti poco prima del transito secondario (ossia prima che il pianeta si occultasse dietro la propria stella rispetto la nostra linea di vista) con lo spettrografo HARPS-N del Telescopio Nazionale Galileo (TNG), come parte del programma GAPS (Global Architecture of Planetary Systems). Le osservazioni durante il transito secondario sono ottimali per evidenziare righe in emissione provenienti dall’atmosfera del pianeta, ed hanno permesso al team di osservare per la prima volta righe in emissione di ferro neutro da un atmosfera esoplanetaria. Queste righe emergono da atomi di ferro localizzati in strati con pressione atmosferica compresa tra 10-3 a 10-5 bar. Questo è compatibile con il fatto che l’inversione termica in un’atmosfera dove la radiazione stellare è assorbita principalmente da atomi di ferro è localizzata, seguendo modelli di stratificazione termica di atmosfere, ad una pressione di circa 10 mbar. Lo studio è descritto nell’articolo: “Neutral Iron Emission Lines from the Dayside of KELT-9b: The GAPS Program with HARPS-N at TNG XX“, recentemente pubblicato dalla rivista The Astrophysical Journal, con la collaborazione anche degli astrofisici L. Affer, S. Benatti, A. Maggio, G. Micela (Principal Investigator delle osservazioni su cui si basa lo studio) e J. Maldonado dell’INAF-Osservatorio Astronomico di Palermo.
La figura (cliccare qui per visualizzare l’immagine intera) mostra una schematizzazione adattata da L. Pino del sistema composto da Kelt-9b e la sua stella. Il pianeta è fortemente irraggiato dalla sua stella compagna (frecce azzurre). Il ferro gassoso presente nella parte centrale dell’atmosfera del pianeta (cerchio arancione) assorbe efficientemente la luce che lo irraggia, portando la temperatura a circa 4 mila gradi in questa regione. Questa energia viene in parte rilasciata dall’atmosfera del pianeta sotto forma di luce (freccia arancione), ma in quantità molto minore rispetto a quella ricevuta. Di conseguenza, la parte più alta dell’atmosfera si riscalda ulteriormente, raggiungendo temperature oltre 7.000 gradi.
Mario Giuseppe Guarcello ( segui mguarce)