Atmosfere di hot Jupiter al JPL rivalutano parametri finora trascurati
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Il ruolo della radiazione ultravioletta sulla produzione degli elementi chimici in atmosfera viene rivitalizzato da analisi di laboratorio della NASA. Gli hot Jupiter messi a nudo.


Fonte Benjamin Fleury et al. Photochemistry in Hot H2-dominated Exoplanet Atmospheres, The Astrophysical Journal (2019)


Simulazione di esoatmosfera. Crediti JPL/NASA
Simulazione di esoatmosfera. Crediti JPL/NASA

Al JPL (Jet Propulsion Laboratory) della NASA si preparano in laboratorio atmosfere esoplanetarie tipiche, o quasi, dei pianeti di tipo hot Jupiter. La ricetta consiste nello scaldare un mix di idrogeno e monossido di carbonio a più di 1100°C, temperatura simile a quella della lava fusa. Lo scopo è simulare le condizioni degli hot Jupiter, appunto, giganti gassosi in orbita stretta alla propria stella, spesso bloccati in risonanza orbitale, con orbite percorse in meno di dieci giorni e temperature che vanno da 530 a 2800°C, o più. 

Una simulazione perfetta non è possibile ma qualcosa di simile è possibile costruirlo e così l'inizio è stato basato su un mix chimico composto principalmente di idrogeno e lo 0,3% di monossido di carbonio. Si tratta di molecole molto comuni oggi ma anche nel Sistema Solare primordiale, scaldate poi tra 330 e 1230 °C e bombardate da radiazione in ultravioletto a simulare la stella madre. 

Le osservazioni hanno evidenziato come molti hot Jupiter siano in possesso di atmosfere opache ad elevata altitudine. Questa opacità può essere spiegata con le nuvole ma queste nuvole non sono sostenibili quando la pressione diminuisce e l'opacità osservata fa riferimento a livelli caratterizzati da una pressione decisamente bassa. Una alternativa può essere l'aerosol, particelle solide sospese in atmosfera che finora non trovavano spiegazione ma che ora - dopo l'esperimento - appaiono legate alla radiazione UV. Cambia quindi il modo di interpretare l'opacità tipica di questi esopianeti e il futuro riguarderà lo studio più approfondito dell'aerosol. 

Altra sorpresa è stata la produzione di significative quantità di anidride carbonica e acqua: il vapore acqueo è stato trovato nelle atmosfere degli hot Jupiter e si è sempre ritenuto che la produzione fosse legata a quantità di ossigeno superiori a quelle di carbonio, ma lo studio mostra formazione di acqua anche a parità di quantità. La radiazione UV produce una accelerazione in questo processo di formazione.

E' sempre stato pensato che la temperatura dominasse la chimica atmosferica, ma il ruolo della radiazione va rivisto e rivalutato.