James Webb Space Telescope – lo studio delle atmosfere degli esopianeti

Mega ciao!
Abbiamo visto quali sono gli obiettivi principali del Telescopio Spaziale James Webb. In questo e nei prossimi post andremo ad analizzarli nel dettaglio. Partiamo dalla ricerca di pianeti extrasolari e lo studio della loro atmosfera. I primi esopianeti scoperti si trovavano in un sistema orbitante attorno ad una stella molto diversa dal Sole: una pulsar. Queste sono stelle morte, per cui è altamente improbabile che sui suoi pianeti si possa essere sviluppata la vita. Uno degli obiettivi del James Webb è di analizzare le atmosfere degli esopianeti alla ricerca dei mattoncini fondamentali per la vita. Come si svilupperà lo studio? Il telescopio cercherà pianeti con il metodo dei transiti, cioè andando ad analizzare la curva di luce della stella. Se sono presenti dei pianeti con un’orbita che giace lungo la nostra linea di vista o poco inclinata, allora i pianeti transiteranno sul disco stellare, provocando una diminuzione del flusso rivelato da terra, con una tipica curva di luce ad U. Questa diminuzione si verificherà periodicamente. Inoltre il telescopio è dotato di un coronografo, che permetterà di avere immagini dirette di pianeti vicini a stelle molto luminose. Il pianeta apparirà come una macchiolina, apparentemente insignificante. In realtà da questa macchia, usando la spettroscopia, si possono ricavare informazioni importantissime: il colore del pianeta, la differenza tra inverno ed estate, la rotazione, il meteo e se è presente o meno della vegetazione. Cos’è la spettroscopia e com’è possibile riuscire ad ottenere tutte queste informazioni? La spettroscopia consiste nel far passare la luce della stella attraverso uno spettrografo, uno strumento che permette di scomporre la luce nei colori dell’arcobaleno. Sull’arcobaleno si formano delle righe scure, chiamate righe spettrali, che sono posizionate in punti (a lunghezza d’onda) ben precisi. Ogni riga corrisponde ad un elemento chimico, che può essere individuato dal confronto con la lunghezza d’onda ottenuta in laboratorio. In pratica quando il pianeta transita sul disco stellare, la luce della stella passa attraverso la sua atmosfera, quindi lo spettro ottenuto sarà una sovrapposizione di quello stellare e di quello dell’atmosfera del pianeta. Sappiamo che gli spettri si fanno anche con luce ottica. Perchè è importante ottenerli nell’infrarosso? E’ proprio in questa banda spettrale che le molecole presenti nelle atmosfere degli esopianeti mostrano più caratteristiche spettrali. Lo studio delle atmosfere dei pianeti extrasolari con questo metodo può quindi rispondere a diverse domande tra cui: esiste un pianeta, di dimensioni simili alla Terra, che presenti acqua in atmosfera? La risposta a questa domanda è fondamentale e può aiutarci a capire se la vita possa essersi sviluppata in altri angoli della nostra galassia.
A presto!

Sara

Spettroscopia delle atmosfere degli esopianeti (Image credits: NASA)