Un’illustrazione dell’oggetto di massa planetaria isolato SIMP 0136. (Credito immagine: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)) Utilizzando il James Webb Space Telescope (JWST), gli astronomi hanno scrutato nell’atmosfera di un corpo cosmico che potrebbe essere un pianeta vagabondo o una “stella fallita”. In ogni caso, il mondo vaga nel cosmo senza un genitore. L’orfano cosmico, o “oggetto di massa planetaria fluttuante”, designato SIMP 0136, si sposta nell’universo a circa 20 anni luce dalla Terra — e lo fa senza un’ancora stellare. SIMP 0136 ha una massa che è circa 13 volte la massa di Giove, ma è di dimensioni simili al gigante gassoso del sistema solare. Scoperto nel 2003, SIMP 0136 ruota così rapidamente che un giorno su questo mondo vagabondo dura solo circa 2,4 ore terrestri. Esiste la possibilità che SIMP 0136 non sia affatto un pianeta, ma un oggetto chiamato “nana bruna”, un corpo stellare che si forma come una stella ma non riesce a raccogliere abbastanza massa per innescare la fusione nucleare dell’idrogeno in elio nel suo nucleo. La confusione nasce dal fatto che queste “stelle fallite” hanno un limite di massa inferiore di circa 13 volte la massa di Giove — proprio intorno alla massa di SIMP 0136, infatti. Poiché SIMP 0136 è relativamente luminoso per un oggetto di massa planetaria isolato e la sua luce non è contaminata dalla luce di una stella genitrice, è stato un obiettivo popolare per gli astronomi. Pertanto, anche prima che il JWST esaminasse questo oggetto, una gamma di strumenti basati a terra, così come i telescopi spaziali Hubble e Spitzer, lo avevano studiato. Queste indagini, tuttavia, hanno lasciato gli astronomi con alcuni enigmi riguardanti SIMP 0136. Gli astronomi avevano precedentemente scoperto che SIMP 0136 fluttua in luminosità. Si è ritenuto che questi cambiamenti non potessero essere semplicemente il risultato delle nuvole sul mondo delle dimensioni di Giove, ma piuttosto dovuti a una complessa combinazione di fattori atmosferici. Utilizzando il JWST, il team è stato in grado di monitorare la luce infrarossa di SIMP 0136 per due rotazioni complete, osservando variazioni negli strati nuvolosi del mondo, nella temperatura e persino nella sua chimica. Molti dei dettagli osservati dagli scienziati erano precedentemente nascosti alla vista. “Sapevamo già che varia in luminosità e eravamo sicuri che ci fossero strati di nuvole irregolari che ruotano dentro e fuori dalla vista e si evolvono nel tempo,” ha detto Allison McCarthy, leader del team di studio e ricercatrice presso la Boston University, in una dichiarazione. “Pensavamo anche che potessero esserci variazioni di temperatura, reazioni chimiche e possibilmente alcuni effetti dell’attività aurorale che influenzano la luminosità, ma non eravamo sicuri.” Migliaia di arcobaleni invisibili Osservare SIMP 0136 con il JWST per due rotazioni ha permesso al team di utilizzare lo spettrografo nel vicino infrarosso (NIRSpec) del telescopio, così come il suo strumento nel medio infrarosso (MIRI). Questo ha significato che i ricercatori potevano raccogliere dati in un’ampia gamma di lunghezze d’onda della luce infrarossa. Il risultato è stato centinaia di curve di luce altamente dettagliate che mostrano come ogni lunghezza d’onda della luce infrarossa cambiava in luminosità mentre SIMP 0136 ruotava. “Vedere l’intero spettro di questo oggetto cambiare nel corso di minuti è stato incredibile,” ha detto Johanna Vos, investigatrice principale del team e ricercatrice presso il Trinity College di Dublino, nella dichiarazione. “Fino ad ora, avevamo solo una piccola fetta dello spettro nel vicino infrarosso da Hubble e alcune misurazioni di luminosità da Spitzer.” Un’illustrazione di SIMP 0136 come una nana bruna stella fallita con un’aurora luminosa sopra il suo polo nord (Credito immagine: Chuck Carter, Caltech, NRAO/AUI/NSF) I ricercatori hanno notato che la luce infrarossa di SIMP 0136 aveva forme di curve di luce distinte, con alcune lunghezze d’onda che si illuminavano mentre altre si attenuavano; il resto non cambiava affatto. Hanno ragionato che dovevano esserci vari fattori che influenzavano queste variazioni. “Immagina di osservare la Terra da lontano. Se guardassi ogni colore separatamente, vedresti diversi schemi che ti dicono qualcosa sulla sua superficie e atmosfera, anche se non riuscissi a distinguere le singole caratteristiche,” ha detto Philip Muirhead, membro del team di studio e ricercatore presso la Boston University, nella dichiarazione. “Il blu aumenterebbe man mano che gli oceani ruotano in vista. I cambiamenti nel marrone e nel verde ti direbbero qualcosa sul suolo e sulla vegetazione.” Per valutare cosa stia causando le variazioni di luce di SIMP 0136, il team ha sviluppato modelli atmosferici per determinare quali regioni dell’atmosfera fossero responsabili di quale lunghezza d’onda della luce. “Diverse lunghezze d’onda forniscono informazioni su diverse profondità nell’atmosfera,” ha detto McCarthy. “Abbiamo iniziato a realizzare che le lunghezze d’onda che avevano le forme di curve di luce più simili sondavano anche le stesse profondità, il che ha rafforzato l’idea che dovevano essere causate dallo stesso meccanismo.” SIMP 0136 visto dal sondaggio astronomico legacy. (Credito immagine: Legacy Surveys / D.Lang (Perimeter Institute) & Meli thev) Una banda di lunghezze d’onda infrarosse proveniva dalle profondità dell’atmosfera di SIMP 0136, dove il team sospetta che si nascondano nuvole irregolari di particelle di ferro. Un altro gruppo di lunghezze d’onda si pensa provenga da più in alto nell’atmosfera e da nuvole irregolari di silicati. L’ultimo set di lunghezze d’onda si teorizza provenga da molto sopra queste nuvole in relazione alla temperatura di SIMP 0136. Le aree più luminose potrebbero corrispondere alle aurore rilevate intorno a SIMP 0136 nelle onde radio. In alternativa, queste macchie luminose potrebbero essere il risultato di gas caldo che viaggia verso l’alto attraverso l’atmosfera di SIMP 0136. Ci sono curve di luce che il JWST ha visto da SIMP 0136 che non possono essere spiegate né dalle nuvole dell’oggetto né dalla sua temperatura. Queste potrebbero essere influenzate dalla chimica del carbonio dell’atmosfera di SIMP 0136, poiché sacche di anidride carbonica e monossido di carbonio ruotavano dentro e fuori dalla vista del JWST. Un’altra spiegazione potrebbe essere reazioni chimiche che causano cambiamenti nell’atmosfera di SIMP 0136. “Non abbiamo ancora davvero capito la parte chimica del puzzle, ma questi risultati sono davvero eccitanti perché ci stanno mostrando che le abbondanze di molecole come il metano e l’anidride carbonica potrebbero cambiare da un luogo all’altro e nel tempo,” ha detto Vos. ”Se stiamo osservando un esopianeta e possiamo ottenere solo una misurazione, dobbiamo considerare che potrebbe non essere rappresentativa dell’intero pianeta.” La ricerca del team è stata pubblicata lunedì (3 marzo) su Astrophysical Journal Letters.
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