Con un enorme balzo, molecola "termometro" trovata su un pianeta extrasolare

dottedhipp/iStock

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Un team di astronomi ha sbloccato un nuovo strumento per comprendere meglio le complesse atmosfere degli esopianeti, secondo un recente studio pubblicato su The Astrophysical Journal Letters.

Utilizzando osservazioni spettrali ad alta risoluzione, hanno confermato con successo la presenza di idruro di cromo (CrH) nell’atmosfera del caldo esopianeta Giove noto come WASP-31b.

L'idruro di cromo, una molecola che mostra una notevole sensibilità alle variazioni di temperatura, si è guadagnato la reputazione di "termometro per le stelle", secondo la coautrice astronoma Laura Flagg, ricercatrice associata in astronomia presso il College of Arts and Sciences della Cornell University, NOI

"Le molecole di idruro di cromo sono molto sensibili alla temperatura. A temperature più elevate, si vede solo il cromo. E a temperature più basse si trasforma in altre sostanze", ha spiegato Flagg.

Questa molecola diventa abbondante solo entro uno specifico intervallo di temperature compreso tra 1.200 e 2.000 gradi Kelvin. Flagg ha già sfruttato la potenza degli idruri metallici, compreso l'idruro di cromo, per misurare la temperatura delle stelle fredde e delle nane brune.

Il potenziale dell’idruro di cromo come indicatore di temperatura per gli esopianeti caldi di Giove era stato accennato da precedenti ricerche a bassa risoluzione. Tuttavia, questo recente studio segna la prima rilevazione definitiva di un idruro metallico, in particolare idruro di cromo, nell’atmosfera di un pianeta extrasolare ad alta risoluzione.

Questo risultato viene annunciato come un significativo passo avanti nella nostra comprensione delle condizioni atmosferiche dei pianeti massicci oltre il nostro sistema solare.

Anche se la scoperta non fornisce nuove informazioni sul singolo esopianeta WASP-31b, stabilisce un nuovo metodo per studiare corpi celesti simili.

WASP-31b, scoperto nel 2011, orbita attorno a una stella F5 con un periodo rapido di 3,4 giorni. Lo studio non solo ha confermato la temperatura di equilibrio del pianeta di 1.400 Kelvin, ma ha anche verificato che questo intervallo di temperature si allinea con le condizioni favorevoli alla presenza di idruro di cromo.

Nella sua ricerca, Flagg utilizza la spettroscopia ad alta risoluzione per esaminare le atmosfere degli esopianeti. Analizzando la luce emessa quando un pianeta è posizionato accanto alla sua stella rispetto a quando le passa davanti, Flagg può dedurre la presenza di alcuni elementi nell'atmosfera del pianeta.

La tecnica si basa sul fatto che diversi elementi assorbono e trasmettono la luce a lunghezze d'onda specifiche.

"Possiamo ottenere migliaia di linee diverse. Le combiniamo utilizzando vari metodi statistici, utilizzando un modello - un'idea approssimativa di come appare lo spettro - e lo confrontiamo con i dati, e lo abbiniamo," ha detto Flagg in un comunicato stampa.

"Se corrisponde bene, c'è un segnale. Proviamo tutti i diversi modelli e, in questo caso, il modello di idruro di cromo ha prodotto un segnale."

La scarsità di idruro di cromo, anche nell'intervallo di temperature ideale, richiede l'uso di strumenti e telescopi sofisticati per il suo rilevamento.

I ricercatori si sono basati su spettri ad alta risoluzione provenienti da osservazioni effettuate nel 2022 come parte dell’indagine Exoplanets with Gemini Spectroscopy utilizzando lo spettrografo GRACES.

Poiché questa scoperta apre la strada a misurazioni della temperatura più precise e a conoscenze più approfondite sulle atmosfere degli esopianeti, Flagg spera che anche altri ricercatori saranno ispirati a vagliare i loro dati alla ricerca di idruro di cromo e altri idruri metallici.

Costruendo un campione più ampio, gli scienziati potrebbero scoprire tendenze significative nelle atmosfere di pianeti lontani, ampliando la nostra comprensione della diversità dell’universo.

Lo studio completo è stato pubblicato su The Astrophysical Journal Letters il 16 agosto e può essere trovato qui.

Estratto dello studio:

Gli studi sull’atmosfera degli esopianeti sono spesso arricchiti da sinergie con analoghi delle nane brune. Tuttavia, molte molecole chiave comunemente osservate nelle nane brune devono ancora essere confermate nelle atmosfere degli esopianeti. Un esempio importante è l'idruro di cromo (CrH), che viene spesso utilizzato per sondare la temperatura atmosferica e classificare le nane brune in tipi spettrali. Recentemente, prove provvisorie della presenza di CrH sono state riportate nello spettro di trasmissione a bassa risoluzione del caldo Giove WASP-31b. Qui presentiamo osservazioni ad alta risoluzione spettrale dello spettro di trasmissione di WASP-31b da GRACES/Gemini North e UVES/Very Large Telescope. Rileviamo CrH con una confidenza di 5,6σ, che rappresenta il primo rilevamento di idruro metallico in un'atmosfera di esopianeta ad alta risoluzione spettrale. I nostri risultati costituiscono un passo fondamentale nella comprensione del ruolo degli idruri metallici nelle atmosfere degli esopianeti.