Curva di luce che mostra la variazione di luminosità del sistema Trappist-1 quando il pianeta più interno, Trappist-1 b, si sposta dietro la stella. Questo fenomeno è noto come eclissi secondaria. Crediti: NASA, ESA, CSA, J. Olmsted (STScI), T. P. Greene (NASA Ames), T. Bell (BAERI), E. Ducrot (CEA), P. Lagage (CEA)
Lo strumento per il medio infrarosso Miri di Webb è in grado di misurare la temperatura di pianeti extrasolari simili alla Terra, e capire se siano dotati di atmosfera. Si apre con questa nuova possibilità tecnologica un nuovo filone di ricerca: non è il primo e non sarà l’ultimo fra quelli inaugurati dal nuovo telescopio spaziale della Nasa e dell’Esa. Il pianeta in questione è Trappist-1 b, uno dei sette in orbita attorno all’omonima stella. È roccioso, piccolo e vicino, tutte caratteristiche che, prima di Webb, non lasciavano nemmeno aperta la finestra dell’immaginazione per una simile misura.
I pianeti non brillano di luce propria, ma riflettono quella della stella attorno alla quale orbitano. All’inizio del 2017 sono stati scoperti sette pianeti rocciosi attorno a una stella nana rossa ultrafredda (o nana di tipo M) a 40 anni luce dalla Terra. Tutti pianeti molto simili, per dimensioni e massa, ai pianeti rocciosi interni del Sistema solare, ma con orbite molto più vicine alla loro stella rispetto a quelle dei nostri pianeti intorno al Sole – per dare un’idea, tutti potrebbero rientrare comodamente nell’orbita di Mercurio. Trappist-1 b, il pianeta più interno, ha una distanza orbitale pari a circa un centesimo di quella della Terra e riceve una quantità di energia quattro volte superiore a quella che la Terra riceve dal Sole. Sebbene non si trovi all’interno della zona abitabile del suo sistema, osservare questo pianeta è importante per trarre informazioni sui pianeti fratelli e, in generale, su altri sistemi di nane M.
Il sistema è stato osservato durante le ore di tempo garantito (Guaranteed time observation, o Gto) dedicate proprio alla caratterizzazione di questo ricco sistema planetario. Per farlo, gli astronomi hanno usato Miri, lo strumento di Webb che osserva nel medio infrarosso, l’unico – fra tutti gli strumenti e tutti i telescopi attualmente in uso – in grado di rilevare e misurare una luce così debole nel medio infrarosso.
Nella Via Lattea, la nostra galassia, le stelle nane come Trappist-1 sono molto più numerose delle stelle come il Sole, e anche la loro probabilità di ospitare pianeti rocciosi è più alta. Ma si tratta di stelle attive, che emettono brillamenti e raggi X che possono spazzare via un’atmosfera e impedire la nascita di forme di vita. Le precedenti osservazioni di Trappist-1 b con il telescopio spaziale Hubble e con il telescopio spaziale Spitzer non hanno trovato prove di un’atmosfera estesa, ma non hanno nemmeno escluso che possa essercene una densa. Un modo per ridurre l’incertezza è quello di misurare la temperatura del pianeta. La tecnica utilizzata grazie a Webb è la fotometria dell’eclissi secondaria, e consiste nel misurare la variazione di luminosità del sistema mentre il pianeta si muove dietro la stella. Sebbene Trappist-1 b non sia abbastanza caldo da emettere luce visibile, ha un bagliore infrarosso. Sottraendo la luminosità della stella da sola (durante l’eclissi secondaria) dalla luminosità della stella e del pianeta insieme quando il pianeta vi transita davanti, è stato possibile calcolare la quantità di luce infrarossa emessa dal pianeta. Lo potete vedere nel grafico qui sopra: nella parte superiore è rappresentato un pianeta che si muove dietro la sua stella (un’eclissi secondaria). I punti rossi disegnati sotto le immagini mostrano la variazione di luminosità della luce a lunghezza d’onda di 15 micron emessa dal sistema stella-pianeta nell’arco di 3.5 ore, il tempo impiegato dal pianeta per compiere metà della sua orbita. L’infografica mostra che la luminosità del sistema diminuisce notevolmente quando il pianeta si muove dietro la stella. In verità però, la variazione che Miri è stato in grado di cogliere è davvero minima: essendo la stella più di mille volte più luminosa del pianeta, parliamo di una variazione in luminosità inferiore allo 0,1 per cento.
Per misurare la temperatura, quindi, gli astronomi hanno analizzato i dati provenienti da cinque distinte osservazioni di eclissi secondarie, trovando una temperatura diurna di circa 500 kelvin, ovvero circa 230 °C. Con questi dati a disposizione, l’interpretazione più probabile è che il pianeta non abbia un’atmosfera, ma per esserne certi fino in fondo occorrerà fare nuove osservazioni, per caratterizzare anche il lato non illuminato, quello più freddo.