Idrogeno, elio e sodio nell’atmosfera del pianeta Saturniano TOI-5398 b
La caratterizzazione delle atmosfere esoplanetarie è uno dei settori di ricerca più attivi dell’astrofisica moderna, resa possibile grazie allo sviluppo di strumenti e tecniche specifiche. L’idea di base di queste ricerche è piuttosto semplice: ottenere osservazioni spettroscopiche di stelle con pianeti durante il transito del pianeta davanti alla propria stella, ossia nel momento in cui parte della radiazione stellare attraversa l’atmosfera del pianeta. Ion questo modo, è possibile misurare gli effetti dovuti agli atomi e alle molecole presenti nell’atmosfera planetaria. I pianeti più adatti a queste misure sono i giganti gassosi in orbite ravvicinate attorno alla loro stella, che presentano un’atmosfera estesa a causa dell’intensa radiazione stellare ed all’evaporazione di parte dell’atmosfera indotta dalla radiazione incidente (fotoevaporazione).
Un esopianeta particolarmente interessante per questi studi è TOI-5398 b, di tipo saturniano, che orbita a circa 0.1 UA dalla sua stella, una stella di tipo solare di appena 650 milioni di anni che ospita due pianeti noti. L’atmosfera del pianeta ha una temperatura di equilibrio di 950 K, che porta a un’altezza di scala atmosferica di oltre 1100 km (nell’ipotesi di un’atmosfera principalmente di idrogeno). Il pianeta si trova inoltre al limite di quella regione nota come “savana dei nettuniani”: una zona di transizione visibile nei diagrammi che mostrano i raggi degli esopianeti in funzione dei loro periodi orbitali, scarsamente popolata, che corrisponde a periodi orbitali superiori a 5 giorni e raggi planetari tra 4 e 10 raggi terrestri.
Il team guidato dall’astrofisico M. d’Arpa (Università di Palermo, INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo) ha analizzato osservazioni spettroscopiche di TOI-5398 b sia in banda ottica che infrarossa, ottenute con lo spettrografo GIARPS del Telescopio Nazionale Galileo, e risalenti al 25 marzo 2023, durante il transito di entrambi i pianeti del sistema. L’analisi dei dati ha rilevato segnali di atomi di idrogeno, elio e sodio nell’atmosfera di TOI-5398 b, dai quali è possibile stimare le dimensioni dell’atmosfera utilizzando idrogeno ed elio come “traccianti”, ottenendo valori di 2.33 e 1.65 raggi planetari, rispettivamente. Le stime sono state confermate usando il codice ATES per modelli 1D di atmosfere irradiate. Lo studio è descritto nell’articolo “The GAPS programme at TNG. LXIII. Photo-evaporating puzzle: Exploring the enigmatic nature of TOI-5398 b’s atmospheric signal”, recentemente pubblicato su Astronomy & Astrophysics. Tra i coautori figurano anche gli astrofisici R. Spinelli, D. Locci, A. Maggio, A. Petralia, C. Di Maio, S. Benatti, G. Micela, L. Affer dell’INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo.
La figura di copertina (cliccare qui per visualizzarla interamente) mostra la distribuzione dei raggi planetari in funzione dei periodi orbitali degli esopianeti noti. Nel diagramma sono indicate le posizioni del “deserto” e della “savana” dei nettuniani. Il rombo grande indica la posizione attuale di TOI-5398 b, con una freccia che rappresenta la sua possibile evoluzione futura come indicato in uno studio recente. Un rombo più piccolo rappresenta invece la posizione del secondo pianeta nel sistema TOI-5398.
Mario Giuseppe Guarcello
Segui MarioSpiegaCose su Instagram () , Facebook (), Youtube () e X ()
Segui la pagina Facebook e Instagram dell’Osservatorio Astronomico di Palermo
Iscriviti al canale Youtube dell’Osservatorio Astronomico di Palermo