Webb osserva un esopianeta freddo a 12 anni luce di distanza

Il pianeta, noto come Epsilon Indi Ab, è molte volte la massa di Giove e orbita attorno alla stella di tipo K Epsilon Indi A (Eps Ind A), che ha circa l'età del nostro Sole, ma è leggermente più fredda. Il team ha osservato Epsilon Indi Ab utilizzando il coronografo dello strumento MIRI (Mid-Infrared Instrument) di Webb. Solo poche decine di esopianeti sono stati direttamente osservati in precedenza da osservatori spaziali e terrestri.

"Questa scoperta è entusiasmante perché il pianeta è abbastanza simile a Giove – è un po' più caldo ed è più massiccio, ma è più simile a Giove di qualsiasi altro pianeta fotografato finora," ha aggiunto l'autrice principale Elisabeth Matthews del Max Planck Institute for Astronomy in Germania.

"Le nostre osservazioni precedenti di questo sistema sono state misurazioni più indirette della stella, che in realtà ci hanno permesso di vedere in anticipo che probabilmente c'era un pianeta gigante in questo sistema, che strattonava la stella," ha detto Caroline Morley dell'Università del Texas ad Austin. "Ecco perché il nostro team ha scelto di osservare questo sistema prima con Webb."

Un Sistema Solare analogo

Gli esopianeti precedentemente osservati tendono ad essere essenzialmente quegli esopianeti più giovani e più caldi che irradiano ancora gran parte dell'energia di quando si sono formati per la prima volta. Man mano che i pianeti si raffreddano e si contraggono nel corso della loro vita, diventano significativamente più deboli e quindi più difficili da osservare.

"I pianeti freddi sono molto deboli e la maggior parte della loro emissione è nel medio infrarosso," ha spiegato Matthews. "Webb è ideale per condurre attività di "imaging" nel medio infrarosso, estremamente difficile da fare da terra. Avevamo anche bisogno di una buona risoluzione spaziale per separare il pianeta e la stella nelle nostre immagini, e il grande specchio di Webb è estremamente utile sotto questo aspetto."

Epsilon Indi Ab è uno degli esopianeti più freddi ad essere rilevato direttamente, con una temperatura stimata di 2 gradi Celsius – più freddo di qualsiasi altro pianeta osservato al di fuori del nostro Sistema Solare, e più freddo di tutte le nane brune fluttuanti tranne una [1]. Il pianeta è solo circa 100 gradi centigradi più caldo dei giganti gassosi del nostro Sistema Solare. Ciò fornisce una rara opportunità per gli astronomi di studiare la composizione atmosferica di un reale Sistema Solare analogo.

"Gli astronomi hanno immaginato pianeti in questo sistema per decenni; i pianeti immaginari che orbitano attorno a Epsilon Indi sono stati i siti dell'ambientazione di episodi di Star Trek, di romanzi e di videogiochi come Halo," ha aggiunto Morley. "È eccitante vedere effettivamente un pianeta lì con i nostri occhi e iniziare a misurarne le proprietà."

Non proprio come previsto

Epsilon Indi Ab è il dodicesimo esopianeta più vicino alla Terra conosciuto ad oggi e il pianeta più vicino più massiccio di Giove. Il team scientifico ha scelto di studiare Eps Ind A perché utilizzando una tecnica chiamata velocità radiale, che misura le oscillazioni avanti e indietro della stella ospite lungo la nostra linea di vista, il sistema ha mostrato indizi di un possibile corpo planetario.

"Mentre ci aspettavamo di osservare un pianeta in questo sistema, giacché vi erano indicazioni di velocità radiale della sua presenza, il pianeta che abbiamo trovato non è quello che avevamo previsto," ha condiviso Matthews. "È circa due volte più massiccio, un po' più lontano dalla sua stella e ha un'orbita diversa da quella che ci aspettavamo. La causa di questa discrepanza rimane una questione aperta. Anche l'atmosfera del pianeta sembra essere un po' diversa dalle previsioni del modello. Finora, abbiamo solo poche misurazioni fotometriche dell'atmosfera, il che significa che è difficile trarre conclusioni, ma il pianeta è meno luminoso del previsto a lunghezze d'onda più corte."

Il team ritiene che questo possa significare che ci siano quantità significative di metano, monossido di carbonio e anidride carbonica nell'atmosfera del pianeta che assorbono le lunghezze d'onda più corte della luce. Potrebbe anche suggerire un'atmosfera molto nuvolosa.

L'imaging diretto degli esopianeti è particolarmente prezioso per la caratterizzazione. Gli scienziati possono raccogliere direttamente la luce dal pianeta osservato e confrontarne la luminosità a diverse lunghezze d'onda. Finora, il team scientifico ha rilevato Epsilon Indi Ab solo a poche lunghezze d'onda, ma spera di rivisitare il pianeta con Webb per effettuare osservazioni sia fotometriche che spettroscopiche in futuro. Il team spera anche di rilevare altri pianeti simili con Webb, per trovare possibili tendenze delle loro atmosfere e su come si formano questi oggetti.

Questi risultati sono stati ottenuti con il programma Cycle 1 GO # 2243 di Webb e sono stati accettati per la pubblicazione su Nature.

Note

[1] Questa nana bruna, nota come Wise 0855, è stata scoperta nel 2014 ed è stata osservata da Webb.

Maggiori informazioni

Webb è il più grande e potente telescopio mai lanciato nello spazio. In base a un accordo di collaborazione internazionale, l'ESA ha fornito il servizio di lancio del telescopio, utilizzando il veicolo di lancio Ariane 5. Lavorando con i partner, l'ESA è stata responsabile dello sviluppo e della qualificazione degli adattamenti di Ariane 5 per la missione Webb e dell'approvvigionamento del servizio di lancio da parte di Arianespace. L'ESA ha anche fornito lo spettrografo NIRSpec e il 50% dello strumento a medio infrarosso MIRI, progettato e costruito da un consorzio di istituti europei finanziati a livello nazionale (The MIRI European Consortium) in collaborazione con JPL e l'Università dell'Arizona.

Webb è una partnership internazionale tra NASA, ESA e Agenzia Spaziale Canadese (CSA).