La forma a uovo di Wasp-17b rivelata dal James Webb

A mille e trecento anni luce da noi, nella costellazione dello Scorpione, orbita un gigante gassoso che non è rotondo. Wasp-17b, uno dei più gonfi e voluminosi pianeti gioviani mai osservati, ha una forma che ricorda un uovo: un lato più allungato dell'altro, asimmetrico, plasmato dalle forze invisibili che agiscono sulla sua atmosfera. Per la prima volta, un team internazionale guidato dalla Cornell University ha ricostruito questa vera silhouette tridimensionale, usando il telescopio spaziale James Webb e una tecnica di analisi completamente nuova chiamata transit mapping. I risultati, pubblicati su Nature Astronomy, confermano quello che i modelli teorici predicevano da anni: l'atmosfera di questi mondi lontani non è un involucro uniforme, ma una struttura complessa, scolpita dalla radiazione stellare e dai venti che ne derivano.

Wasp-17b appartiene a una categoria particolare di pianeti: i gioviani caldi, giganti gassosi che orbitano così vicino alle loro stelle da essere bloccati in rotazione sincrona. Questo significa che il pianeta mostra sempre la stessa faccia alla sua stella, proprio come la Luna verso la Terra. Di conseguenza, un lato rimane perpetuamente illuminato e rovente, mentre l'altro sprofonda nell'oscurità e nel freddo. Questa condizione estrema crea gradienti di temperatura enormi, che non rimangono confinati in verticale ma si propagano orizzontalmente attraverso l'atmosfera. L'aria calda si dilata, l'aria fredda si contrae, e il profilo apparente del pianeta cambia da un punto all'altro del suo bordo.

Prima del transit mapping, gli astronomi potevano osservare l'atmosfera di questi esopianeti solo in modo grossolano. Quando un pianeta transita davanti alla sua stella, la luce stellare passa attraverso l'atmosfera e viene assorbita in modo selettivo dalle molecole presenti. Misurando questo assorbimento, gli scienziati potevano caratterizzare la composizione chimica e la struttura generale dell'atmosfera. Ma il risultato era sempre una media: uno spettro di trasmissione che appiattiva tutte le variazioni locali in un unico numero. Era come guardare un anello e vedere solo il metallo, senza poter distinguere dove si trovassero le gemme incastonate.

Il transit mapping cambia tutto questo. Tracciando come la luce varia quando attraversa l'orizzonte atmosferico da angolazioni diverse, la tecnica permette di mappare punto per punto l'estensione e la composizione dell'atmosfera lungo l'intero bordo del pianeta. Non si assume più che il raggio sia uniforme; invece, si misura la distanza dal centro al margine in decine di posizioni diverse, dall'equatore ai poli, dalle zone diurne a quelle notturne. Lili Alderson, ricercatrice alla Cornell University e prima autrice dello studio, lo ha spiegato con una metafora efficace: invece di osservare un anello generico, ora si può percorrere l'intero profilo e individuare esattamente dove si trovano le gemme, cioè le variazioni locali di quota che creano rigonfiamenti nella sagoma.

Quando l'aria è molto calda, il pianeta sembra più grande in quella regione e il suo raggio aumenta. Quando l'aria si raffredda, l'atmosfera diventa più sottile e il raggio diminuisce. Nel caso di Wasp-17b, i ricercatori hanno trovato una di queste gemme esattamente dove i modelli fisici la prevedevano: nella fascia equatoriale del lato notturno. Lì, potenti venti trasportano il calore dal lato illuminato verso quello buio, causando un rigonfiamento dell'atmosfera. Il risultato è quella forma a uovo, asimmetrica e allungata, che caratterizza il pianeta.

I dati confermano anche altre previsioni teoriche. Wasp-17b mostra esattamente l'escursione di temperatura tra il lato diurno e quello notturno che la teoria prevede per i gioviani caldi. Inoltre, molecole come l'acqua e l'anidride carbonica sono distribuite in modo relativamente uniforme lungo tutto il bordo atmosferico, il che suggerisce che i venti e la circolazione generale dell'atmosfera mantengono una certa omogeneità chimica nonostante le enormi differenze di temperatura. Alderson ha sottolineato l'importanza di questi risultati: confermano che la comprensione scientifica di questi pianeti è corretta e che i diversi metodi di studio restituiscono risultati coerenti tra loro.

Quello che rende questo risultato particolarmente significativo è che il transit mapping è una tecnica completamente nuova, e Wasp-17b è il primo pianeta a cui è stata applicata. Il successo di questo primo utilizzo apre prospettive promettenti per il futuro. Nei prossimi anni, questa tecnica permetterà agli astronomi di studiare in profondità molti altri esopianeti, mappando le loro atmosfere con un dettaglio senza precedenti. Ogni nuovo pianeta osservato con il James Webb e il transit mapping aggiungerà un tassello a una comprensione sempre più ricca di come si formano e si evolvono le atmosfere planetarie in ambienti estremi, e di come i modelli teorici che guidano la ricerca riescono a catturare la realtà di questi mondi lontani.