Hai mai desiderato vedere un mondo alieno? Un pianeta in orbita attorno a una stella lontana, anni luce dal Sole? Ebbene, il James Webb Space Telescope (JWST) ha appena restituito la sua prima immagine in assoluto proprio di questo: un pianeta in orbita attorno a una stella lontana.
Le nuove immagini rivelano che James Webb sarà uno strumento fantastico per gli astronomi che mirano a migliorare la loro conoscenza degli esopianeti (pianeti attorno ad altre stelle) – anche meglio di quanto sperassimo!
Ma per coloro che sono cresciuti con una dieta a base di Star Trek, Star Wars e una miriade di altre opere di fantascienza, le immagini potrebbero essere deludenti. Niente meravigliose nuvole vorticose, in colori gloriosi o tenui. Invece, vediamo solo una macchia, un singolo punto di luce.
Allora perché queste osservazioni fanno vibrare gli astronomi per l’eccitazione? E cosa potremmo imparare nei mesi e negli anni a venire?
Osservare mondi nascosti
Negli ultimi tre decenni, abbiamo vissuto una grande rivoluzione: l’alba dell’era degli esopianeti. Laddove una volta non sapevamo di pianeti in orbita attorno a stelle lontane e ci chiedevamo se il Sistema Solare fosse unico, ora sappiamo che i pianeti sono ovunque.
La storia dei primi 5.000 mondi alieni scoperti: l’alba dell’era degli esopianeti.
Al momento in cui scrivo, il numero di esopianeti conosciuti è di 5.084 e il conteggio aumenta ogni settimana.
Ma la stragrande maggioranza di questi esopianeti viene rilevata indirettamente. Orbitano così vicino alle loro stelle ospiti che, con la tecnologia attuale, semplicemente non possiamo vederle direttamente. Invece, osserviamo le loro stelle ospiti fare qualcosa di inaspettato e deduciamo da ciò la presenza dei loro compagni planetari invisibili.
Di tutti quei mondi alieni, solo una manciata è stata vista direttamente. Il figlio poster di tali sistemi è HR 8799, i cui quattro pianeti giganti sono stati fotografati così frequentemente che gli astronomi hanno prodotto un filmato che li mostrava in movimento nelle loro orbite attorno alla stella ospite.
HR 8799 ospita quattro super-Giove e ci sono voluti sette anni di dati di imaging per produrre questo film.
Immettere HIP 65426b
Per raccogliere le prime immagini dirette di un esopianeta di James Webb, gli astronomi hanno girato il telescopio verso la stella HIP 65426, il cui massiccio compagno planetario HIP 65426b è stato scoperto utilizzando l’imaging diretto nel 2017.
HIP 65426b è insolito in diversi modi, tutti fattori che lo rendono un bersaglio particolarmente “facile” per l’imaging diretto. Innanzitutto, è molto lontano dalla sua stella ospite, in orbita circa 92 volte più lontano da HIP 65426 rispetto alla distanza tra la Terra e il Sole. Ciò lo colloca a circa 14 miliardi di chilometri dalla sua stella. Dal nostro punto di vista, questo crea una distanza “ragionevole” dalla stella nel cielo, rendendo più facile l’osservazione.
Successivamente, HIP 65426b è un colosso mondiale, pensato per essere diverse volte la massa del pianeta più grande del Sistema Solare, Giove. Inoltre, in precedenza era anche molto caldo, con una temperatura in cima alle nubi che misurava almeno 1.200 ℃.
Questa combinazione delle dimensioni e della temperatura del pianeta significa che è intrinsecamente luminoso (per un pianeta).
Come sono state scattate le immagini e cosa ci mostrano?
In circostanze normali, la luce dell’HIP 65426 sarebbe completamente sopraffatta da quella dell’HIP 65426b, nonostante la distanza tra loro.
Per aggirare questo problema, James Webb porta diversi “coronagrafi“, strumenti che consentono al telescopio di bloccare la luce da una stella luminosa per cercare oggetti più deboli accanto ad essa. È un po’ come bloccare i fari di un’auto con la mano per vedere se il tuo amico è uscito per salutarti.
Utilizzando questi coronografi, JWST ha scattato una serie di immagini di HIP 65426b, ciascuna scattata a una diversa lunghezza d’onda della luce infrarossa. In ogni immagine, il pianeta può essere visto chiaramente: un singolo pixel luminoso sfalsato dalla posizione del suo ospite stellare oscurato.
Le immagini sono lontane dalla tua tariffa standard di fantascienza. Ma mostrano che il pianeta è stato facilmente individuato, risaltando come un pollice dolorante sullo sfondo scuro dello spazio.
I ricercatori che hanno condotto le osservazioni (dettagliate sul server di prestampa arXiv) hanno scoperto che JWST ha prestazioni circa dieci volte migliori del previsto, un risultato che entusiasma gli astronomi di tutto il mondo all’idea di vedere cosa verrà dopo.
Usando le loro osservazioni, hanno determinato la massa di HIP 65426b (circa sette volte quella di Giove). Oltre a ciò, i dati rivelano che il pianeta è più caldo di quanto si pensasse in precedenza (con cime nuvolose vicine a 1.400 ℃) e leggermente più piccolo del previsto (con un diametro di circa il 92% di quello di Giove).
Queste immagini dipingono un’immagine di un mondo completamente alieno, diverso da qualsiasi cosa nel Sistema Solare.
Un segnale per il futuro
Le osservazioni di HIP 65426b sono solo il primo segno di ciò che JWST può fare nell’imaging di pianeti attorno ad altre stelle.
L’incredibile precisione dei dati di imaging suggerisce che JWST sarà in grado di ottenere osservazioni dirette di pianeti più piccoli del previsto. Invece di limitarsi a pianeti più massicci di Giove, dovrebbe essere in grado di vedere pianeti paragonabili o addirittura più piccoli di Saturno.
Questo è davvero eccitante. Vedete, una regola di base dell’astronomia è che ci sono molte più piccole cose che grandi cose. Il fatto che JWST sia in grado di vedere pianeti più piccoli e più deboli del previsto aumenterà notevolmente il numero di possibili bersagli disponibili per lo studio degli astronomi.
Oltre a ciò, la precisione con cui JWST ha effettuato queste misurazioni suggerisce che saremo in grado di imparare molto di più sulle loro atmosfere del previsto. Osservazioni ripetute con il telescopio potrebbero persino rivelare dettagli su come queste atmosfere variano nel tempo.
Nei prossimi anni, quindi, aspettatevi di vedere molte altre immagini di mondi alieni, scattate da JWST. Anche se quelle immagini potrebbero non assomigliare a quelle della fantascienza, rivoluzioneranno comunque la nostra comprensione dei pianeti attorno ad altre stelle.
Autore
Jonti Horner, Università del Queensland meridionale
