Un’illustrazione del JWST che indaga su alcuni ipotetici esopianeti con un grafico sullo sfondo che mostra le sue scoperte di esopianeti fino ad ora. Il James Webb Space Telescope (JWST) ha avuto un impatto sull’astronomia dal suo lancio il giorno di Natale del 2021 che non può essere sopravvalutato. Questa influenza si è estesa dagli studi sugli oggetti all’interno del sistema solare fino al limite dello spazio osservabile e, quindi, alle galassie più antiche immaginabili. Sebbene si prevedesse che il JWST diventasse un attore principale nello studio delle galassie più distanti e antiche, non ci si aspettava che il telescopio da 10 miliardi di dollari avesse un tale impatto su uno dei settori più affascinanti e in rapida crescita dell’astronomia: lo studio dei pianeti al di fuori del sistema solare, o pianeti extrasolari, o “esopianeti”. Ma la realtà spesso non corrisponde alle aspettative. In celebrazione dei tre anni di scienza sugli esopianeti dal JWST, Joshua Lothringer, un astronomo assistente presso lo Space Telescope Science Institute (STScI) ed esperto di esopianeti, ha creato il primo “hub di riferimento” per il pubblico e gli scienziati per vedere quali tipi di pianeti vengono osservati dal telescopio spaziale più potente dell’umanità. Lothringer, che è stato coautore di 20 pubblicazioni basate sulle osservazioni del JWST, incluse le osservazioni dell’Early Release Science di WASP-39b, ha costruito un cruscotto degli esopianeti che fornisce dati relativi agli studi sugli esopianeti del JWST. Il cruscotto presenta una GIF sorprendente e frequentemente aggiornata che visualizza i pianeti studiati, facendoli apparire per nome e in base alla loro massa e al tempo che impiegano per orbitare attorno alla loro stella madre. “Volevo creare il cruscotto perché attualmente non esiste un luogo di riferimento per vedere quali tipi di pianeti vengono osservati dal JWST e rispondere a domande come: ‘Quanti pianeti terrestri ha osservato il JWST?’”, ha detto Lothringer. “Abbiamo un elenco di osservazioni relative agli esopianeti chiamato TrExoLiSTS creato dal mio collaboratore Nikolay Nikolov, anche lui presso lo STScI, ma dovevamo collegarlo alle effettive proprietà dei pianeti nell’Archivio degli Esopianeti della NASA, cosa che abbiamo fatto con il cruscotto.” Il ricercatore ha spiegato che una volta fatto ciò, è stato in grado di creare alcune visualizzazioni utili e calcolare alcune statistiche per comprendere l’ampiezza del campione di esopianeti del JWST. Un’animazione che mostra gli esopianeti esaminati finora dal JWST, ordinati per massa e periodo orbitale. “Il JWST è stato davvero rivoluzionario: ora è difficile immaginare com’era la vita senza di esso!” ha detto Lothringer. “Il JWST aiuta a fornire un quadro molto più completo e preciso di cosa sono fatte le atmosfere degli esopianeti, quali sono le loro temperature e che tipo di condizioni meteorologiche potrebbero verificarsi su di essi. “E ora possiamo rispondere a questo tipo di domande per una gamma più ampia di pianeti, inclusi i pianeti sub-nettuniani più piccoli e i pianeti terrestri.” Scienza sugli esopianeti del James Webb Space Telescope in numeri Secondo il cruscotto, a gennaio 2025, il JWST ha osservato circa 111 pianeti finora, con piani già in atto per osservarne circa altri 17. Di questo totale, circa 113 sono pianeti in transito, che attraversano direttamente la faccia della loro stella tra essa e la Terra. Questa transizione consente al JWST di esaminare la luce che passa attraverso le atmosfere di questi pianeti, il che, a sua volta, aiuta scienziati come Lothringer a determinare la composizione di queste atmosfere. “Di questi 113 pianeti in transito, 64 sono giganti gassosi come Giove, 30 sono più simili a Urano e Nettuno in massa, e circa 19 sono probabilmente mondi rocciosi come i pianeti terrestri del sistema solare, Terra, Marte, Venere e Mercurio,” ha detto Lothringer. “Gli altri 15 sono esopianeti giganti gassosi direttamente immaginati che orbitano abbastanza lontano dalla loro stella madre da poter essere effettivamente fotografati con il JWST.” “In generale, i pianeti giganti caldi sono i più facili da rilevare e studiare perché sono grandi e luminosi,” ha detto Lothringer. “Ecco perché il JWST ha effettivamente trascorso la maggior parte del suo tempo focalizzato sugli esopianeti osservando i pianeti giganti.” Il ricercatore ha spiegato che mentre questi pianeti giganti non sono considerati ospitali per la vita, sono interessanti a causa di quanto possono essere estreme le loro atmosfere, con alcune che raggiungono temperature fino a circa 4.230 gradi Celsius. “Pensiamo anche che comprendere come si comportano i pianeti giganti gassosi in generale possa aiutarci a comprendere il nostro sistema solare e come si è formato,” ha continuato Lothringer. “Il JWST è bravo a trovare e studiare gli esopianeti per due ragioni principali. Innanzitutto, il suo specchio relativamente grande di 6,4 metri (21 piedi) è in grado di raccogliere molti fotoni [particelle di luce] per osservare oggetti molto deboli, come i piccoli pianeti,” ha spiegato Lothringer. “La grande dimensione dello specchio significa anche che può risolvere oggetti molto vicini tra loro, il che è particolarmente utile quando si cercano pianeti con l’imaging diretto.” Il ricercatore ha aggiunto che il secondo vantaggio del JWST è che è stato progettato per osservare il cosmo nella luce infrarossa. “Ciò significa che il JWST è sensibile a un’intera regione dello spettro elettromagnetico a cui i telescopi terrestri o il telescopio spaziale Hubble non sono sensibili,” ha aggiunto Lothringer. “La regione infrarossa è dove possiamo misurare molecole come il diossido di carbonio e il metano. ”Quindi è davvero la combinazione di questi due fattori che rende il JWST una struttura così unica.” Le scoperte sugli esopianeti del JWST sono un bonus Tutta questa scienza sugli esopianeti del JWST è brillante, ma non doveva essere così. Il JWST non è stato effettivamente progettato per studiare gli esopianeti. Le sue capacità oltre l’osservazione dell’universo primordiale e distante sono state una sorta di piacevole sorpresa per gli scienziati. “L’obiettivo principale del JWST era caratterizzare le galassie distanti!” ha detto Lothringer. “Ma si scopre che lo stesso tipo di telescopio che è buono per trovare galassie distanti è anche esattamente ciò di cui avevamo bisogno per caratterizzare le atmosfere degli esopianeti distanti.” Sebbene il design del JWST sia stato in gran parte guidato dalla scienza delle galassie, Lothringer elogia il lavoro dei suoi ingegneri, che hanno fatto un ottimo lavoro nell’espandere il tipo di scienza che il telescopio può fare attraverso nuove modalità di osservazione e aperture. Progressi di cui la comunità degli esopianeti ha approfittato al massimo. “Penso che ci siano stati molti piccoli progressi che si stanno sommando in un cambiamento di paradigma nel modo in cui vediamo alcuni di questi sistemi planetari,” ha detto Lothringer. In particolare, lo scienziato dello STScI evidenzia i progressi nella capacità di caratterizzare le atmosfere degli esopianeti oltre le semplici rilevazioni di diversi gas come di particolare importanza. “Ora possiamo prendere gli spettri misurati di questi pianeti e non solo dire ‘c’è acqua qui e diossido di carbonio lì,’ ma piuttosto possiamo imparare sugli interni dei pianeti,” ha detto. “Possiamo vedere se l’atmosfera è mescolata o se il pianeta è riscaldato dalle maree, o se c’è fotochemioterapia in corso.” Sebbene Lothringer sia stato coinvolto in 10 programmi di ricerca sugli esopianeti con il JWST, servendo sia come investigatore principale che come co-investigatore, oltre ad apparire come coautore in 20 articoli correlati, non ha problemi a scegliere la sua ricerca preferita finora. “La mia ricerca sugli esopianeti preferita finora è probabilmente stata il programma Early Release Science su WASP-39b,” “Quelli erano alcuni dei primissimi dati che sono arrivati dal telescopio, quindi eravamo tutti davvero entusiasti. Probabilmente sono state le settimane più emozionanti della mia carriera.” WASP-39b è un mondo delle dimensioni di Saturno con una massa inferiore a un terzo della massa di Giove, che si trova a circa 750 anni luce di distanza. I dati di WASP-39b dal JWST rappresentavano anche un set di dati unico perché Lothringer e colleghi hanno osservato lo stesso pianeta con tutti gli strumenti del JWST. Questo ha permesso loro di convalidare i risultati, il che è stata una grande opportunità di apprendimento per capire come funziona il telescopio, oltre a rivelare le caratteristiche di questo pianeta gigante in maggiore dettaglio. ”Alla fine, abbiamo trovato alcune cose che ci aspettavamo in WASP-39b, come l’acqua e il diossido di carbonio, ma anche cose che non ci aspettavamo, come il diossido di zolfo prodotto fotochemicamente,” ha detto Lothringer. Per quanto riguarda il futuro, in termini di esopianeti, Lothringer ha spiegato che è più entusiasta di iniziare a trovare tendenze all’interno della crescente libreria di osservazioni del JWST. “Finora, ci siamo concentrati su studi pianeta per pianeta, ma abbiamo iniziato a costruire un campione abbastanza grande di pianeti che stiamo appena iniziando a fare alcune generalizzazioni che ci informeranno su come si comportano questi pianeti nel loro insieme,” ha concluso. “Le persone possono seguire il cruscotto, che sarà aggiornato man mano che nuove osservazioni saranno pianificate e prese. Condividerò anche aggiornamenti periodici su BlueSky (@jlothringer.bsky.social) e X (@JDLothringer).”
3 anni di dati del telescopio spaziale James Webb sui mondi alieni ora disponibili online
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