l'Astrofilo maggio-giugno 2025

MAGGIO-GIUGNO 2025 ! ASTROFILO l’ Q ueste curve di luce mostrano il cambiamento di luminosità di tre diversi set di lunghezze d’onda (colori) di luce nel vicino infrarosso proveniente dal- l’oggetto isolato di massa planetaria SIMP 0136 durante la sua rotazione. La luce è stata catturata da NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) di Webb, che ha raccolto un totale di 5726 spettri, uno ogni 1,8 secondi, nel corso di circa 3 ore il 23 luglio 2023. (SIMP 0136 completa una rotazione ogni 2,4 ore.) Confrontando queste curve di luce con i modelli, i ricercatori sono stati in grado di dimostrare che ogni set di lunghezze d’onda sonda diverse profondità (pressioni) nell’atmosfera. La curva mostrata in rosso traccia la luminosità della luce da 0,9 a 1,4 micron che si ritiene abbia origine in profondità nell’atmo- sfera a una pressione di circa 10 bar (circa 10 volte la pressione dell’aria al livello del mare sulla Terra), all’interno di nuvole composte da particelle di ferro. La curva mostrata in giallo traccia la luminosità della luce da 1,4 a 2,3 micron, a una pressione di circa 1 bar, all’interno di nubi più alte composte da minu- scoli granelli di minerali silicati. Le variazioni di luminosità mostrate da queste due curve sono correlate alla frammentazione degli strati di nubi, che emet- tono alcune lunghezze d’onda di luce e ne assorbono altre. La curva mostrata in blu traccia la luminosità della luce da 3,3 a 3,6 micron, che ha origine molto al di sopra delle nubi a una pressione di circa 0,1 bar. Le variazioni di luminosità di queste lunghezze d’onda sono correlate alle variazioni di temperatura attorno all’oggetto. I “punti caldi” luminosi potrebbero essere correlati alle aurore che sono state rilevate a lunghezze d’onda radio, oppure alla risalita di gas caldo nell’atmosfera. Le differenze di forma di queste tre curve di luce mostrano che ci sono variazioni complesse nell’atmosfera di SIMP 0136 in pro- fondità e longitudine. Se l’atmosfera variasse attorno all’oggetto nello stesso modo a tutte le profondità, le curve di luce avrebbero modelli simili. Se va- riasse con la profondità, ma non con la longitudine, le curve di luce sarebbero linee dritte e piatte. Da notare che questo grafico mostra il cambiamento relativo della luminosità per ogni set di dati di lunghezze d’onda nel tempo, non la differenza di luminosità assoluta tra i diversi set. In qualsiasi momento, c’è più luce proveniente dall’atmosfera profonda (curva di luce in rosso) che dall’atmosfera superiore (curva di luce in blu). Il diagramma a destra illustra la possibile struttura dell’atmosfera di SIMP 0136, con le frecce colorate che rappresentano le stesse lunghezze d’onda della luce mostrate nelle curve di luce. Le frecce spesse rappresentano più luce (più luminosa); le frecce sottili rappresentano meno luce (più fioca). [NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)] superficie e atmosfera, anche se non riusciste a distinguere le singole strut- ture” , ha spiegato il coautore Philip Muirhead, anch’egli in forza alla Bo- ston University. “Il blu aumenterebbe man mano che gli oceani ruotano alla vista. I cambiamenti nel marrone e nel verde vi direbbero qualcosa sul suolo e sulla vegetazione.” Per capire la causa della variabilità su SIMP 0136, il team ha utilizzato mo- delli atmosferici per evidenziare in quale punto dell’atmosfera si origi- nava ogni lunghezza d’onda della luce. “Diverse lunghezze d’onda for- niscono informazioni sulle diverse profondità dell’atmosfera” , ha spie- gato McCarthy. “Abbiamo iniziato a renderci conto che le lunghezze d’onda che avevano le forme di cur- va di luce più simili sondavano an- che le stesse profondità, il che ha rafforzato l’idea che devono essere causate dallo stesso meccanismo.” Un gruppo di lunghezze d’onda, ad esempio, ha origine nelle profondità dell’atmosfera dove potrebbero es- serci nubi irregolari fatte di particel- le di ferro. Un secondo gruppo pro- viene da nubi più alte che si pensa siano fatte di minuscoli granelli di minerali silicati. Le variazioni in en- trambe queste curve di luce sono cor- relate alla frammentazione degli strati di nubi. Un terzo gruppo di lunghezze d’onda ha origine ad alti- tudini molto elevate, molto al di sopra delle nubi, e sembra tracciare la temperatura. I “punti caldi” lumi- nosi potrebbero essere correlati alle aurore che erano state precedente- mente rilevate a lunghezze d’onda radio, o alla risalita di gas caldo dal- le profondità dell’atmosfera. Alcune delle curve di luce non possono es- sere spiegate né dalle nubi né dalla temperatura, ma mostrano invece variazioni correlate alla chimica del carbonio atmosferico. Potrebbero es- serci sacche di monossido di carbonio e anidride carbonica che ruotano dentro e fuori dalla vista, o reazioni chimiche che causano il cambiamen- to dell’atmosfera nel tempo. “Non abbiamo ancora capito la parte chi- mica del puzzle, − ha detto Vos − ma questi risultati sono davvero entusia- smanti perché ci mostrano che l’ab- bondanza di molecole come metano e anidride carbonica potrebbe cam- biare da un luogo all’altro e nel tem- po. Se stiamo osservando un esopia- neta e possiamo ottenere una sola misurazione, dobbiamo considerare che potrebbe non essere rappresen- tativa dell’intero pianeta.”