Chimica ed estensione dell’atmosfera di WASP-121b. L’articolo: “Atmospheric Rossiter-McLaughlin effect and transmission spectroscopy of WASP-121b with ESPRESSO” di F. Borsa (INAF-OA Brera) pubblicato su A&A)
I Gioviani ultra-caldi sono pianeti gassosi che orbitano a distanze ravvicinate dalla propria stella, con periodi di rotazione minori di 3 giorni, la cui atmosfera è quindi riscaldata fino a temperatura superiori ai 2000 gradi dalla radiazione emessa dalla propria stella. Questo fa si che le atmosfere dei gioviani ultra-caldi presentano diversi fenomeni unici rispetto le altre classi di pianeti, come un’importante perdita di massa dovuta ad un’intensa foto-evaporazione, assenza di molecole (eccetto il monossido di carbonio, CO), e condizioni fisiche che portano elementi pesanti come il ferro a trovarsi allo stato gassoso.
Le atmosfere di questi pianeti sono studiate tramite osservazioni spettroscopiche ad alta risoluzione durante il transito primario (ossia quando il pianeta transita davanti la stella rispetto al nostro punto di vista) e secondario (ossia quando il pianeta sta per transitare dietro la stella). Queste osservazioni permettono di identificare le specie chimiche presenti nelle atmosfere planetarie e studiarne la struttura. Inoltre, se le osservazioni fanno parte di una lunga serie temporale che campiona opportunamente le fasi dell’orbita planetaria, permettono di studiare l’orbita planetaria tramite il metodo delle velocità radiali (ossia individuando le oscillazioni della stella rispetto al centro di massa del sistema stella-pianeta dovute all’orbita del pianeta stesso, grazie a misure dell’effetto Doppler). Nell’effettuare queste misure, però, gli astronomi devono tenere conto dell’attività magnetica della stella e della sua rotazione (un’apparente deviazione dal moto orbitale previsto dalla legge di Keplero dovuta in realtà a come la rotazione della stella influenza le misure spettroscopiche, nota come “effetto di Rossiter-McLaughlin).
Il team guidato dall’astrofisico F. Borsa, dell’INAF – Osservatorio Astronomico di Brera, ha analizzato osservazioni spettroscopiche del gioviano ultra-caldo WASP-121b ottenute durante due transiti con lo spettrografo ad alta risoluzione ESPRESSO, montato sul Very Large Telescope dell’European Southern Observatory. WASP-121b è un pianeta di 1.2 masse gioviane ed un raggio di 1.7 raggi gioviani, che orbita attorno una stella di classe spettrale F6 (1.38 masse solari) con un periodo orbitale di 1.27 giorni. Dopo aver tenuto conto dell’attività stellare e dell’effetto Rossiter-McLaughlin, gli autori hanno osservato la presenza di diversi elementi chimici nell’atmosfera del pianeta: sodio, litio (individuato per la prima volta nell’atmosfera di un esopianeta), magnesio, potassio, ferro (neutro e ionizzato), cromo e calcio. Queste osservazioni hanno confermato la presenza di un’atmosfera estesa attorno al pianeta, con gli elementi chimici diversi stratificati a diverse altitudini. Inoltre, le osservazioni indicano la presenza di intensi venti verticali. Lo studio è descritto nell’articolo: “Atmospheric Rossiter–McLaughlin effect and transmission spectroscopy of WASP-121b with ESPRESSO“, recentemente pubblicato su Astronomy & Astrophysics. Allo studio ha partecipato anche l’astrofisica G. Micela, dell’INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo.
L’immagine (cliccare qui per visualizzare la figura l’immagine intera) mostra come il raggio del pianeta varia se misurato attraverso righe di diversi elementi chimici, un effetto dovuto proprio alla stratificazione a diverse altitudini dei vari elementi chimici. Nel grafico sono altresì indicate le altezze del lobo di Roche del pianeta (ossia la distanza a cui il gas è gravitazionalmente legato al pianeta).
Mario Giuseppe Guarcello ( segui mguarce)