Dalle profondità cosmiche, a circa 280 anni luce da noi, giunge una scoperta che potrebbe riscrivere interi capitoli dell’astrofisica planetaria. Il telescopio spaziale James Webb (JWST), frutto della collaborazione tra NASA, ESA e CSA, ha puntato il suo infallibile sguardo a infrarossi su un mondo alieno che sfida ogni nostra concezione: TOI-561 b. Questa “super-Terra” non è solo un globo roccioso, ma una vera e propria palla di lava incandescente, e la notizia sensazionale è che, contro ogni previsione, possiede una densa atmosfera. La ricerca, pubblicata sulla prestigiosa rivista scientifica The Astrophysical Journal Letters, è guidata da un team internazionale di astronomi del Carnegie Institute e rappresenta la prova più convincente mai ottenuta dell’esistenza di un’atmosfera attorno a un esopianeta di tipo roccioso.
Un mondo ai limiti dell’immaginazione
Per comprendere la portata di questa rivelazione, è necessario immergersi nelle caratteristiche estreme di TOI-561 b. Scoperto per la prima volta nel 2020 grazie al Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) della NASA, questo pianeta si distingue per una serie di peculiarità che lo rendono un oggetto di studio unico nel suo genere.
- Dimensioni e Massa: Con un raggio di circa 1,4 volte quello terrestre, rientra nella categoria delle super-Terre. La sua massa è stimata essere circa il doppio di quella del nostro pianeta.
- Orbita Ultra-Breve: TOI-561 b appartiene a una rara classe di esopianeti definiti a “periodo ultra-corto” (USP). Completa un’orbita attorno alla sua stella in meno di 11 ore, un “anno” che dura meno di metà di un nostro giorno.
- Prossimità Infernale: Orbita a una distanza incredibilmente ravvicinata dalla sua stella madre, circa un quarantesimo della distanza che separa Mercurio dal Sole. Questa vicinanza estrema ha conseguenze drammatiche.
- Rotazione Sincrona: A causa delle intense forze mareali, il pianeta è in rotazione sincrona, mostrando sempre la stessa faccia alla sua stella, proprio come la Luna con la Terra. Questo crea una dicotomia termica estrema, con un emisfero diurno perennemente illuminato e rovente e uno notturno immerso nell’oscurità e nel gelo.
La stella madre, TOI-561, è anch’essa degna di nota. È una stella di tipo G, leggermente più piccola e fredda del nostro Sole, ma molto più antica, con un’età stimata di circa 10 miliardi di anni, il doppio di quella del Sole. Appartiene al cosiddetto “disco spesso” della Via Lattea, una regione popolata da stelle antiche e povere di metalli. Questo implica che TOI-561 b si sia formato in un ambiente chimico molto diverso da quello del nostro Sistema Solare.
Il paradosso della densità e il ruolo del James Webb
Fin dalle prime osservazioni, gli astronomi si sono trovati di fronte a un enigma. “Ciò che distingue davvero questo pianeta è la sua densità anomala”, ha osservato Johanna Teske, prima autrice dello studio. TOI-561 b è risultato essere meno denso di quanto ci si aspetterebbe da un pianeta roccioso di quelle dimensioni con una composizione simile alla Terra. Questa anomalia ha portato gli scienziati a sospettare che il pianeta potesse essere avvolto da una spessa coltre di gas, che lo faceva apparire più grande e quindi meno denso di quanto non fosse in realtà.
Qui è entrato in gioco il James Webb Space Telescope. Utilizzando lo spettrografo per il vicino infrarosso NIRSpec, il team ha misurato la temperatura del lato diurno del pianeta. La tecnica consiste nel misurare il calo di luminosità del sistema quando il pianeta passa dietro la sua stella (eclissi secondaria). I modelli teorici erano chiari: se TOI-561 b fosse stato una roccia nuda, priva di un’atmosfera in grado di distribuire il calore, la sua superficie diurna avrebbe dovuto raggiungere temperature prossime ai 2.700 gradi Celsius, ben oltre il punto di fusione della maggior parte delle rocce. Invece, i dati di Webb hanno rivelato una temperatura significativamente inferiore, intorno ai 1.800 gradi Celsius. Una temperatura ancora infernale, ma molto più bassa del previsto.
Un’atmosfera secondaria nata dalla lava
Questa discrepanza termica è la “pistola fumante” che prova l’esistenza di un’atmosfera. Un’atmosfera densa e ricca di elementi volatili è in grado di assorbire parte dell’energia stellare e, soprattutto, di trasportare il calore dall’emisfero diurno a quello notturno, abbassando la temperatura massima registrata. “Abbiamo davvero bisogno di un’atmosfera densa e ricca di sostanze volatili per spiegare tutte le osservazioni”, ha concluso Anjali Piette, co-autrice dello studio.
Ma come può un pianeta così piccolo e così vicino alla sua stella, bombardato per miliardi di anni da radiazioni intense e venti stellari, aver mantenuto un’atmosfera? La teoria prevalente suggeriva che un simile involucro gassoso sarebbe stato spazzato via da tempo. La risposta, secondo i ricercatori, risiede nella natura stessa del pianeta. L’intenso calore ha trasformato la superficie di TOI-561 b in un vasto oceano di magma globale. Questa superficie fusa non è statica; è un sistema dinamico che “degassa”, rilasciando continuamente elementi volatili dall’interno del pianeta. Si ipotizza quindi che l’atmosfera osservata non sia quella primordiale, ma una cosiddetta atmosfera secondaria, costantemente rifornita dal magma sottostante in una sorta di equilibrio dinamico. Come ha spiegato Tim Lichtenberg, uno degli autori della ricerca, i gas che fuoriescono vengono risucchiati nuovamente dall’oceano di magma, stabilendo un ciclo che mantiene l’atmosfera densa e corposa.
Implicazioni per la ricerca di mondi alieni
La scoperta di un’atmosfera su TOI-561 b ha implicazioni profonde e rivoluzionarie. Dimostra che i pianeti rocciosi, anche quelli relativamente piccoli e in ambienti estremi, possono mantenere un’atmosfera per miliardi di anni. Questo amplia notevolmente il campo di ricerca di mondi potenzialmente abitabili, suggerendo che le condizioni per la presenza di un’atmosfera potrebbero essere più comuni di quanto si pensasse. Lo studio di TOI-561 b costringe gli scienziati a riconsiderare i modelli di evoluzione e perdita atmosferica, aprendo nuove frontiere nella comprensione della formazione planetaria. Questo mondo, ostile e rovente, diventa un laboratorio naturale cruciale per testare e affinare le nostre teorie su come nascono e si evolvono i pianeti rocciosi in tutta la galassia.