Un isotopo di carbonio rilevato per la prima volta nell’atmosfera del giovane super-Giove

Un esopianeta che orbita intorno a una giovane stella a poco più di 300 anni luce di distanza ha fornito ai ricercatori una preziosa comprensione dell’atmosfera dei pianeti oltre il nostro sistema solare, nonché del processo di formazione dei pianeti. L’esopianeta in questione è TYC 8998-760-1 b, uno dei due pianeti che ruotano intorno alla stella simile al Sole relativamente giovane, nata 16,7 milioni di anni fa, chiamata TYC 8998-760-1, situata nella costellazione della Mosca.

Gli astrofisici sostenuti dai progetti EXOPLANETBIO, FALCONER e Origins, finanziati dall’UE, hanno ora rilevato alte percentuali dell’isotopo carbonio-13 nell’atmosfera del gigante gassoso TYC 8998-760-1 b, la cui massa è 14 volte quella di Giove. Questa scoperta suggerisce che il super-Giove si è formato lontano dalla sua stella madre e ben oltre la linea della neve del monossido di carbonio, ovvero il punto in cui fa abbastanza freddo perché il monossido di carbonio possa convertirsi in neve e ghiaccio.Il gruppo di ricerca ha utilizzato lo strumento SINFONI (Spectrograph for INtegral Field Observations in the Near Infrared) installato sul Very Large Telescope dell’Osservatorio europeo australe per osservare TYC 8998-760-1 b. Con l’aiuto di SINFONI, gli scienziati hanno studiato gli spettri di assorbimento che si configurano come linee scure di uno spettro apparso quando certe lunghezze d’onda della luce vengono assorbite da particolari elementi. Hanno scoperto che le lunghezze d’onda assorbite dal gigante gassoso corrispondono all’isotopo carbonio-13.

«È davvero eccezionale riuscire ad effettuare una simile misurazione nell’atmosfera di un esopianeta, ad una distanza così grande», ha osservato Yapeng Zhang dell’Università di Leiden nei Paesi Bassi, l’organizzazione che ha ospitato i progetti EXOPLANETBIO e FALCONER, in un articolo pubblicato su «Sci-News». «Ci aspettavamo di rilevare che circa un atomo di carbonio su 70 fosse carbonio-13, ma per questo pianeta sembra essere il doppio. L’idea è che il più elevato livello di carbonio-13 sia in qualche modo legato alla formazione dell’esopianeta», ha notato Zhang, che è anche l’autore principale dello studio pubblicato sulla rivista «Nature».

Ogni elemento chimico ha uno o più isotopi. Gli isotopi sono forme diverse dello stesso elemento con un numero uguale di protoni, ma un numero variabile di neutroni. Per esempio, l’isotopo carbonio-12 ha sei protoni e sei neutroni, mentre il carbonio-13 ha sei protoni e sette neutroni. «Questo non cambia in modo considerevole le proprietà chimiche del carbonio, ma gli isotopi si formano in modi diversi e spesso reagiscono in modo leggermente diverso alle condizioni prevalenti», ha dichiarato Zhang nell’articolo di «Sci-News».

L’alta quantità di carbonio-13 rilevata nell’atmosfera di TYC 8998-760-1 b dovrebbe far luce sulle condizioni in cui è nato l’esopianeta. «Il pianeta è oltre centocinquanta volte più lontano dalla sua stella madre di quanto lo sia la Terra dal nostro Sole», ha osservato il co-autore Paul Mollière dell’Istituto Max Planck di astronomia, in Germania. «A una tale distanza è possibile che il ghiaccio si sia formato con una maggiore quantità di carbonio-13, causando la percentuale più alta di questo isotopo nell’atmosfera odierna del pianeta».

Il rilevamento di isotopi come quello riportato nello studio sostenuto dai progetti EXOPLANETBIO (Exoplanet atmospheres as indicators of life: From hot gas giants to Earth-like planets), FALCONER (Forging Advanced Liquid-Crystal Coronagraphs Optimized for Novel Exoplanet Research), e Origins (From Planet-Forming Disks to Giant Planets) potrebbe rappresentare un nuovo modo di esplorare la formazione degli esopianeti in futuro. Secondo il prof. Ignas Snellen dell’Università di Leiden, co-autore dello studio, «questo è solo l’inizio».

Per ulteriori informazioni, consultare:

progetto EXOPLANETBIO

progetto FALCONER

progetto Origins