L’intensa attività sulla superficie della nana rossa TRAPPIST-1 sta interferendo con gli sforzi del telescopio spaziale James Webb (JWST) di determinare l'abitabilità dei pianeti del sistema.

TRAPPIST-1b appare inospitale per la vita come la conosciamo ma la scoperta, guidata dall’astronoma Olivia Lim dell’Università di Montreal, suggerisce che la contaminazione stellare potrebbe produrre false rilevazioni di molecole che non sono correlate all’esopianeta.

I risultati sono stati pubblicati il 22 settembre su The Astrophysical Journal Letters.


Cosa ha scoperto Webb

Osservazioni precedenti hanno mostrato che TRAPPIST-1b, che è il più interno di questo sistema ed è un po' più massiccio della Terra, è probabilmente una roccia nuda priva di un'atmosfera degna di nota e con una temperatura superficiale di 232 gradi Celsius. Risultati simili sono arrivati per il pianeta successivo, TRAPPIST-1c. In definitiva, i due mondi sembrano analoghi a Mercurio, che è il pianeta più interno del nostro Sistema Solare. Questo quadro è ulteriormente supporto dal lavoro di Lim, che ha prodotto il primo spettro in assoluto di un pianeta nel sistema TRAPPIST-1, TRAPPIST-1b.

Nel marzo 2023, il Mid-Infrared Instrument (MIRI) del JWST ha osservato un transito secondario  di uno dei pianeti TRAPPIST-1, noto come TRAPPIST-1b.

Il transito secondario si verifica quando un pianeta transita dietro alla sua stella. Fuori dal transito, la luce del pianeta, seppur debole, si somma a quella della stella; durante il transito, si vede solo la luce della stella e c’è quindi una lieve diminuzione nella curva di luce.

Sebbene non si possa ancora escludere un’atmosfera sottile su TRAPPIST-1b, lo spettro catturato dal Near Infrared Imager and Slitless Spectrograph (NIRISS) di Webb non mostra prove di un’atmosfera densa, dominata dall’idrogeno. Tuttavia, c'è un risultato interessante: la tumultuosa nana rossa sta impedendo agli scienziati di ottenere informazioni chiare sul sistema.

Le nostre osservazioni non hanno rilevato segni di atmosfera attorno a TRAPPIST-1 b. Questo ci dice che il pianeta potrebbe essere una roccia nuda, avere nuvole in alto nell’atmosfera o avere una molecola molto pesante come l’anidride carbonica che rende l’atmosfera troppo piccola per essere rilevata”, ha detto nel comunicato Ryan MacDonald, astronomo presso l'Università del Michigan e Sagan Fellow della NASA. “Ma quello che vediamo è che la stella è in assoluto l’effetto più grande che domina le nostre osservazioni, e questo farà esattamente la stessa cosa con gli altri pianeti del sistema”.


Stella fastidiosa

TRAPPIST-1, una nana rossa molto più piccola e più fredda del nostro Sole situata a circa 40 anni luce dalla Terra, ha catturato l'attenzione di scienziati e appassionati sin dalla scoperta dei suoi sette esopianeti delle dimensioni della Terra nel 2017. Questi mondi, strettamente raggruppati attorno alla stella, di cui tre ricadono nella zona abitabile, hanno alimentato le speranze di trovare ambienti potenzialmente abitabili oltre il nostro Sistema Solare.

Lo studio, condotto da Olivia Lim ha utilizzato una tecnica chiamata spettroscopia di trasmissione per ottenere importanti informazioni sulle proprietà di TRAPPIST-1 b.

Ma il problema è che le nane rosse come TRAPPIST-1 sono tipicamente stelle molto attive, con facole e macchie stellari grandi e scure. Queste caratteristiche interferiscono con le misurazioni dello spettro di un pianeta, creando “segnali fantasma” che possono imitare le linee di assorbimento.
"Oltre alla contaminazione da macchie e facole stellari, abbiamo visto un brillamento stellare, un evento imprevedibile durante il quale la stella appare più luminosa per diversi minuti o ore", ha detto Lim. "Questo brillamento ha influenzato la nostra misurazione della quantità di luce bloccata dal pianeta".

Occultazione, Crediti: J. Winn, arXiv, 2014

 

Mitigazione dell'effetto

Il team di Lim ha utilizzato due metodi per eliminare l'interferenza della stella: ha provato a modellare l'attività stellare per rimuoverla dai dati prima dell'analisi; ha modellato insieme la contaminazione stellare e l'atmosfera del pianeta adattando i risultati a vari modelli dei diversi tipi di atmosfere. Ogni volta, la conclusione è stata la stessa: TRAPPIST-1b è privo di una densa atmosfera di idrogeno e il suo spettro può essere completamente descritto dall’attività della stella.

Ciò non è sorprendente perché di tutti e sette i pianeti del sistema TRAPPIST-1, il pianeta b, più interno, è sicuramente quello che più probabilmente risente del vento stellare e dei violenti bagliori che possono spazzare via un'atmosfera planetaria. Tuttavia, è impossibile dire se il pianeta abbia un’atmosfera più sottile di vapore acqueo, anidride carbonica o metano e questo pone  seri problemi per l’osservazione dello spettro degli altri mondi nel sistema.

"Se non capiamo come comportarci con la stella adesso, sarà molto, molto più difficile quando osserveremo i pianeti nella zona abitabile - TRAPPIST-1d, e ed f - vedere eventuali segnali atmosferici "ha detto MacDonald.