Il 25 dicembre 2021 è una data che rimarrà per sempre impressa nella storia dell’esplorazione spaziale: è in quel giorno che la NASA ha fatto decollare verso le stelle l’innovativo James Webb, il telescopio spaziale che ha conquistato il titolo di essere il più celebre e rinomato degli ultimi dieci anni. Le sue straordinarie capacità e il suo contributo alla nostra comprensione dell’universo hanno reso il James Webb un’icona senza precedenti nel campo dell’astronomia e dell’astrofisica, come la sua ultima scoperta: un nuovo pianeta oceanico.
Il James Webb Space Telescope (JWST) è l’eletto successore del telescopio spaziale Hubble. Al contrario di quest’ultimo che fotografava nel campo del visibile, il JWST lavora nel campo dei raggi infrarossi. Questo permette al telescopio di fotografare dettagli dello spazio che non si erano mai visti prima, e di scoprire nuovi dettagli del nostro universo.
Infatti, l’opacità dell’atmosfera terrestre, causata dagli elementi presenti in essa come vapore acqueo e anidride carbonica, ostacola la visualizzazione dei telescopi ottici a terra in quanto la luce proveniente dallo spazio viene bloccata o alterata.
Il telescopio spaziale Hubble ha ovviato a queste implicazioni orbitando oltre l’atmosfera, ma ha trovato un altro limite: la polvere cosmica e le nubi interstellari. Le osservazioni a raggi infrarossi del James Webb consentono lo studio di oggetti e di regioni dello spazio che altrimenti sarebbero a noi sconosciute.
Il 24 gennaio 2022 il James Webb è arrivato a destinazione nel punto di Lagrange L2 del Sistema Terra-Sole. I punti di Lagrange sono punti di equilibrio nel Sistema a due corpi e il punto L2 si trova a 1.500.000 km dalla Terra.
In ogni sistema a due corpi si possono studiare cinque punti di equilibrio, cioè punti in cui l’influenza dei corpi si equivale e i satelliti mantengono una posizione stabile. Tre punti si trovano lungo la congiungente dei due pianeti. Di questi, in particolare il punto L2 si trova vicino alla Terra dalla parte opposta del Sole.
Una volta arrivato a destinazione, il James Webb ha iniziato subito a inviare immagini a Terra. In particolare, si è concentrato a studiare la struttura a grande scala dell’Universo. E finalmente siamo riusciti a vedere le bellissime immagini che il James Webb ci ha inviato.
Il pianeta GJ 1214b è stato scoperto con la prima missione del telescopio Hubble nel 2009. Appena scoperto è stato classificato come una super-terra, è quindi un pianeta terrestre con una massa molto maggiore rispetto alla Terra. Questo lo classifica in una posizione intermedia tra i pianeti terresti come la Terra e Marte e i giganti gassosi come Giove e Saturno.
Dal primo momento questo pianeta è stato attentamente osservato. La sua bassa temperatura superficiale unita alle nubi che si possono vedere sulla superficie ha portato gli scienziati a pensare che GJ 1214b potesse essere un pianeta oceanico. Questa è una questione aperta da tempo. Lo spettro di assorbimento del vapore acqueo si sovrappone a quello del metano e diventa difficile distinguere i due.
Lo spettro di assorbimento di un materiale mostra la frazione di radiazione elettromagnetica assorbita in un certo intervallo di frequenze ed è l’opposto dello spettro di emissione. Ogni elemento chimico ha il proprio spettro di assorbimento, che corrisponde a specifiche lunghezze d’onda che vengono assorbite dall’elemento quando la luce gli passa attraverso. La conoscenza dei diversi spettri di assorbimento permette agli scienziati di analizzare le lunghezze d’onda che da un pianeta arrivano a terra e capire quali elementi caratterizzano la sua atmosfera.
Il team di astrofisici guidato da Eliza Kempton dell’Università di Maryland, come ha scritto nell’articolo pubblicato su Nature, ha misurato la luce infrarossa emessa da GJ 1214b nel corso di circa 40 ore, che è il tempo di orbita del pianeta intorno alla sua stella. Mentre il giorno lascia spazio alla notte, la quantità di calore che si sposta da un lato all’altro di un pianeta dipende in gran parte dalla composizione della sua atmosfera.
JWST opera a lunghezze d’onda della luce maggiori rispetto ai precedenti osservatori, il che ci dà accesso al calore emesso dal pianeta e ci consente di creare una mappa della sua temperatura. Finalmente siamo riusciti a vedere GJ 1214b sotto una nuova luce.
Eliza Kempton, ricercatrice dell’Università del Maryland
Ma il team ha fatto una scoperta ancora più sorprendente: il pianeta GJ 1214b è incredibilmente riflettente. Gli scienziati hanno infatti osservato che il pianeta non è così caldo come dovrebbe essere. Deve esserci un elemento nella sua atmosfera che sta riflettendo la luce. Questo fenomeno era stato inizialmente associato a una sostanza scura presente nell’atmosfera. Qualcosa di simile alla fuliggine che assorbe la luce, ma la scoperta dell’alta proprietà di riflessione del pianeta ha confutato questa ipotesi.
Eliza Kempton, a capo del team di ricerca del GJ 1214b, ha affermato che, sulla base delle loro osservazioni, potrebbe essere possibile considerare GJ 1214b come un mondo acquatico. Secondo Kempton, sono stati rilevati indizi di vapore acqueo, sebbene sia difficile confermarlo completamente a causa dell’interferenza dell’assorbimento del metano.
Pertanto, non è possibile affermare con certezza al 100% se si tratti di vapore acqueo o metano. Tuttavia, la presenza di queste evidenze su entrambi gli emisferi del pianeta aumenta la fiducia del team nella presenza effettiva di acqua su GJ 1214b. Il prossimo passo sarà quello di studiare più approfonditamente l’atmosfera di questo pianeta e trovare una spiegazione a questi interessanti fenomeni. La ricercatrice conclude così:
Qualunque cosa stia creando la foschia o le nubi non è quello che ci aspettavamo. È brillante e riflettente, e questo è strano e sorprendente.
Eliza Kempton
