TRAPPIST-1 resta sicuramente il miglior candidato per studiare le atmosfere di pianeti rocciosi simili alla Terra in orbita attorno a una stella nana rossa, ospitando sette pianeti rocciosi delle dimensioni della Terra, di cui fino a tre nella zona abitabile. Tuttavia, TRAPPIST-1 c non è uno di questi pianeti. Laura Kreidberg, a capo del programma di osservazione JWST e coautrice e direttrice dell’MPIA, ha affermato: “Possiamo sicuramente escludere un’atmosfera densa e simile a quella di Venere”.

Sfidando le aspettative degli astronomi, le temperature su TRAPPIST-1 c raggiungono “solo” i 110 gradi Celsius (380 Kelvin), fino a 390 gradi in meno rispetto a Venere. La luce infrarossa emessa dall’esopianeta, inoltre, non corrisponde a un’atmosfera venusiana ricca di anidride carbonica, che causa un forte effetto serra. I dati del Webb indicano anche pressioni superficiali superiori a dieci volte quella della Terra.

E se ci fosse un’atmosfera rarefatta?

Per esplorare la possibilità che TRAPPIST-1 c abbia un involucro gassoso molto sottile, i ricercatori hanno calcolato la probabilità statistica di una serie di parametri atmosferici, per cercare di ottenere quelli risultanti dalle osservazioni sperimentali. Il modello atmosferico prevedeva una gamma di pressioni superficiali e miscele di un’atmosfera dominata dall’ossigeno, con tracce variabili di anidride carbonica.

Infatti, per i pianeti rocciosi caldi in orbita attorno a stelle di piccola massa, come TRAPPIST-1 c, ci si aspetta un’atmosfera contenente soprattutto anidride carbonica e vapore acqueo solo all’inizio dell’evoluzione, mentre nel corso del tempo la radiazione stellare scompone l’acqua in idrogeno e ossigeno. E se l’idrogeno altamente volatile sfugge gradualmente nello spazio aperto, le molecole di ossigeno più pesanti rimangono, portando a un’atmosfera ricca di ossigeno con tracce di anidride carbonica.

Il modello che riflette tale ipotesi è coerente con un’ampia gamma di miscele e pressioni superficiali comprese tra l’1% e il 100% dei valori del livello del mare terrestre. Questo risultato fa sperare che TRAPPIST-1 c e altri pianeti rocciosi sufficientemente pesanti attorno a stelle fredde di piccola massa possano sostenere un’atmosfera per una frazione significativa della vita stellare, poiché la stella TRAPPIST-1 è vecchia almeno quanto il Sole.

La difficoltà delle osservazioni e il futuro con ELT

Questi risultati devono comunque essere verificati con dati aggiuntivi. Le osservazioni di sottili atmosfere di pianeti rocciosi, infatti, spingono il Webb al limite, perché i segnali misurati sono deboli e molte proprietà sono ancora sconosciute, cosa che porta a grandi incertezze.

Il motivo della difficoltà è che TRAPPIST-1 c, oltre a essere molto piccolo, è soggetto a blocco mareale, il che significa che è costantemente rivolto verso la sua stella centrale con lo stesso lato. Questo comporta la presenza di due emisferi distinti: uno sempre illuminato dal giorno e l’altro immerso nella notte eterna. Il pianeta orbita attorno alla stella in maniera tale che un giorno e un anno durano circa 2,42 giorni terrestri.

Durante la metà della rivoluzione di TRAPPIST-1 c, la stella lo copre completamente, rendendolo invisibile ai nostri telescopi per circa mezz’ora. Solo poco prima e dopo la scomparsa del pianeta, il suo lato diurno caldo e completamente illuminato diventa visibile. Questo è il segnale che il team di ricerca stava cercando, anche se la presenza di una sottile atmosfera sarebbe appena percepibile. Nel tweet seguente, un’animazione che mostra il lavoro di osservazione di JWST.

Questa animazione spiega l’osservazione di #TRAPPIST-1 c con il James Webb. Inizia con una vista dall’alto del sistema planetario di TRAPPIST-1 e poi ruota verso il prospettiva osservata dalla #Terra. Vediamo le #eclissi primarie e secondarie quando il pianeta passa davanti alla… pic.twitter.com/HG6JJlBbRW

— AstroSpace.it (@AstrospaceI) June 19, 2023

Saranno necessarie ulteriori osservazioni da parte di Webb per distinguere tra un semplice pianeta roccioso e uno con una sottile atmosfera. Un’altra possibilità sarebbe effettuare osservazioni simili utilizzando l’Extremely Large Telescope (ELT), telescopio dell’ESO da 39 metri situato nel deserto di Atacama, che dovrebbe essere operativo entro la fine del decennio. Grazie alla sua sensibilità, l’ELT potrebbe fornire l’indizio decisivo per confermare (o smentire definitivamente) la presenza di un’atmosfera attorno a TRAPPIST-1 c.

L’abstract dell’articolo scientifico, in pubblicazione su Nature, è reperibile qui.