Rappresentazione artistica del gioviano caldo HD 189733b e della sua atmosfera. Crediti: Marco Galliani / Media Inaf
Davide contro Golia. Con il suo specchio da appena 3,6 metri di diametro, il Telescopio nazionale Galileo (Tng) è riuscito là dove fino a oggi solo telescopi molto più grandi erano arrivati: vedere l’acqua in un esopianeta. Uno studio in uscita su Astronomy & Astrophysics descrive infatti l’individuazione della molecola dell’acqua nell’atmosfera del pianeta extrasolare Hd 189733b con il telescopio dell’Inaf – il più grande fra quelli interamente italiani, ma pur sempre piccolo nel panorama mondiale – situato sull’Isola di La Palma, alle Canarie.
Nell’atmosfera di questo esopianeta – uno dei gioviani caldi più studiati dagli astronomi, scoperto nel 2005 – la molecola di H2O era già stata rilevata, mai però da uno strumento montato su un telescopio di dimensioni così ridotte. Lo strumento, in questo caso, è lo spettrografo infrarosso Giano, e la scoperta è firmata da un team di ricercatori – in buona parte italiani – guidato da Matteo Brogi dell’università di Warwick (Regno Unito) e da Paolo Giacobbe dell’Inaf di Torino.
Con un raggio oltre il 10 per cento più grande di quello di Giove, il pianeta transita sul disco della sua stella (una nana arancione chiamata Hd 189733 A) una volta ogni 2.2 giorni, il che lo colloca a una distanza dalla stella madre 180 volte inferiore di quella che separa Giove dal Sole, e suggerisce che la sua temperatura si aggiri attorno ai 1200 gradi. Il profilo dell’acqua è stato immortalato proprio sfruttando il momento del transito: durante un evento di transito planetario, una piccola frazione della luce stellare passa attraverso l’atmosfera del pianeta, e misure spettroscopiche ad alta risoluzione permettono di investigarne la composizione e la struttura.
«Fino a oggi, per misure come questa eravamo costretti a rivolgerci ai telescopi più grandi», dice Brogi a Media Inaf, «come il Very Large Telescope (Vlt) in Cile o il W. M. Keck Observatory alle Hawaii. Veri e propri giganti, ma con alcuni limiti: riescono a catturare solo una piccola porzione dello spettro. Con lo spettrografo Giano, invece, è per la prima volta possibile rilevare lo spettro di un oggetto su tutta la banda del vicino infrarosso, una regione dello spettro elettromagnetico che presenta diverse righe di assorbimento per numerose molecole, tra cui anche quella dell’acqua».
Il Telescopio nazionale Galileo dell’Inaf, sull’Isola di La Palma, alle Canarie. Crediti: Renato Cerisola / Inaf
La spettroscopia di trasmissione, una sofisticata tecnica adottata in questo studio, mira a identificare l’esistenza del composto molecolare in due passaggi: eliminando il contributo di segnale dominante presente nei dati, dovuto sia alla stella che all’atmosfera terrestre, ed estraendo il minuscolo segnale dello spettro di assorbimento molecolare planetario tramite un confronto con i modelli teorici dell’atmosfera di Hd 189733b. I successi di questa tecnica fino a oggi erano stati dominio esclusivo dei telescopi più grandi del mondo, quelli di classe 8-10 metri. In questo caso è stata ottenuta una conferma della presenza della molecola d’acqua nell’atmosfera di Hd 189733b utilizzando per la prima volta un telescopio di classe 4 metri.
Questo risultato apre la porta a un possibile sfruttamento massiccio delle osservazioni spettroscopiche di atmosfere planetarie calde ad alta risoluzione effettuate con telescopi di classe 4 metri. Nei prossimi anni, Il Tng potrebbe dunque rivelarsi fondamentale, in particolare con la modalità osservativa Giarps, che permette osservazioni simultanee con gli strumenti Harps-N e Giano-B, con una copertura spettrale senza precedenti sia nel visibile che nel vicino infrarosso. E il Consorzio Gaps, che riunisce la comunità italiana con interesse nel campo degli esopianeti, ha intenzione di utilizzare Giarps per realizzare un vero e proprio atlante di composti molecolari presenti nelle atmosfere di pianeti caldi.
«Attualmente lo studio delle atmosfere esoplanetarie è uno dei punti cruciali della ricerca dei pianeti fuori dal Sistema solare. Avere un’idea della composizione atmosferica», spiega Giacobbe, «permette di comprendere anche la struttura e la composizione chimica del pianeta stesso. Studiare l’atmosfera di un pianeta è un passo fondamentale se si vuole rispondere alla famosa domanda: siamo soli nell’Universo?».
Per saperne di più:
- Leggi il preprint dell’articolo “Exoplanet atmospheres with GIANO. I. Water in the transmission spectrum of HD 189733b”, di M. Brogi, P. Giacobbe, G. Guilluy, R. J. de Kok, A. Sozzetti, L. Mancini, A. S. Bonomo” in uscita su Astronomy & Astrophysics