Questo mondo gassoso è bloccato in rotazione sincrona attorno alla sua stella, ciò significa che ha un lato costantemente illuminato e un lato eternamente avvolto nell'oscurità. Utilizzando il NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) di Webb, i ricercatori hanno confermato una differenza di temperatura tra i due emisferi, con quello notturno più caldo di circa 200 gradi Celsius rispetto all'altro. Hanno anche trovato prove di una diversa copertura nuvolosa, con la fascia mattutina del pianeta che probabilmente è più nuvolosa rispetto a quella serale.
Questo esopianeta si trova a circa 700 anni luce di distanza da noi e, proprio perché abbastanza a portata di mano, è già stato studiato in precedenza da altri telescopi spaziali, tra cui Hubble e Spitzer della NASA e da Webb. Il JWST aveva già ottenuto un nitido profilo molecolare della sua atmosfera e aveva rilevato una chiara evidenza di anidride carbonica.
L'immagine in apertura è una rappresentazione artistica di come potrebbe apparire il terminatore del pianeta, ossia il confine che separa il lato diurno e quello notturno.
"WASP-39 b è diventato una sorta di pianeta di riferimento nello studio dell'atmosfera degli esopianeti con Webb", ha spiegato nel comunicato Néstor Espinoza, ricercatore di esopianeti presso lo Space Telescope Science Institute e autore principale dello studio pubblicato su Nature. "Ha un'atmosfera gonfia e quindi il segnale proveniente dalla luce stellare filtrata attraverso l'atmosfera del pianeta è piuttosto forte". Questa tecnica genera quello che viene chiamato spettro di trasmissione, creato confrontando la luce stellare filtrata attraverso l'atmosfera di un pianeta quando questo passa davanti alla propria stella, con la luce stellare non filtrata rilevata quando il pianeta è più lontano lungo la sua orbita.
La nuova analisi, rispetto alle precedenti, ha permesso di costruire due diversi spettri della regione del terminatore, dividendo essenzialmente il confine giorno/notte.
I dati mostrano che la sera è significativamente più calda su WASP-39 b, con 800 gradi Celsius e la mattina con 600 gradi Celsius è relativamente più fredda.
Spettro di trasmissione
“È davvero sorprendente che siamo in grado di analizzare questa piccola differenza ed è possibile solo grazie alla sensibilità di Webb attraverso le lunghezze d’onda del vicino infrarosso e ai suoi sensori fotometrici estremamente stabili”, ha affermato Espinoza. “Qualsiasi piccolo movimento nello strumento o nell’osservatorio durante la raccolta dei dati avrebbe gravemente limitato la nostra capacità di effettuare questo rilevamento. Deve essere straordinariamente preciso, e Webb è proprio questo".
La qualità dei dati ottenuti e le tecniche di modellazione hanno permesso di confermare che la causa principale della differenza di temperatura al terminatore è la circolazione del gas attorno al pianeta.
Su un pianeta extrasolare altamente irradiato come WASP-39 b che orbita relativamente vicino alla sua stella, i ricercatori si aspettano un maggiore movimento dei gas atmosferici.
Il gas più caldo dal lato diurno dovrebbe spostarsi durante la sera verso il lato notturno grazie a una potente corrente a getto equatoriale. Poiché la differenza di temperatura è così estrema, anche la differenza di pressione atmosferica dovrebbe essere significativa il che, a sua volta, causerebbe velocità del vento elevate.
Questo spettro di trasmissione, catturato utilizzando NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) di Webb, mostra la quantità di diverse lunghezze d’onda (colori) della luce stellare del vicino infrarosso bloccata dall’atmosfera dell’esopianeta gigante gassoso. Lo spettro mostra chiare prove della presenza di acqua e anidride carbonica e di una variazione di temperatura tra la mattina e la sera.
Crediti: NASA, ESA, CSA, R. Crawford (STScI)
Circolazione dei venti
Utilizzando i modelli di circolazione generale, simili a quelli utilizzati per prevedere la meteorologia sulla Terra, i ricercatori hanno scoperto che su WASP-39 b i venti dominanti probabilmente si spostano dal lato notturno attraverso il terminatore mattutino, per attraversare poi il lato diurno, l'altro terminatore e, infine, il lato notturno. Di conseguenza, il terminatore all'alba è più fresco di quello al tramonto perché la fascia mattutina viene colpita da aria che è stata rinfrescata dal passaggio nell'emisfero notturno.
La ricerca suggerisce anche che la velocità del vento su WASP-39 b può raggiungere migliaia di chilometri all’ora!
I ricercatori cercheranno ora di utilizzare lo stesso metodo di analisi per studiare le differenze atmosferiche di altri gioviani caldi bloccati in rotazione sincrona, come parte del Webb Cycle 2 General Observers Program 3969.
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