Gli astronomi hanno fatto una scoperta rivoluzionaria utilizzando il telescopio spaziale James Webb: il primo rilevamento confermato di gas di idrogeno solforato nelle atmosfere di tre massicci esopianeti in orbita attorno alla stella HR 8799. Questa scoperta fornisce prove cruciali su come si sono formati questi giganti gassosi, suggerendo che abbiano accumulato materiali solidi nelle prime fasi del loro sviluppo, un processo che potrebbe far luce sulla formazione dei pianeti in tutto l’universo.
Il sistema HR 8799: un laboratorio unico
HR 8799 è una stella relativamente giovane, di soli 30 milioni di anni, situata a circa 129 anni luce di distanza nella costellazione di Pegaso. A differenza della maggior parte degli esopianeti, che vengono rilevati indirettamente, i quattro pianeti in orbita attorno a HR 8799 (b, c, d ed e) sono direttamente visibili attraverso potenti telescopi. Questi super-Giove hanno una massa da cinque a dieci volte quella di Giove e orbitano a grandi distanze dalla loro stella, circa 15 volte più lontane dalla Terra dal Sole.
Questo sistema è degno di nota perché è l’unico attualmente noto a ospitare quattro enormi giganti gassosi. La scoperta solleva domande fondamentali su come si formano tali sistemi, dato che la maggior parte degli altri sistemi esoplanetari osservati hanno compagni meno, o più piccoli.
Lo zolfo come indicatore chiave della formazione di solidi
Il gruppo di ricerca, guidato dal dottor Jean-Baptiste Ruffio dell’Università della California, a San Diego, ha utilizzato l’eccezionale sensibilità di Webb per analizzare la composizione atmosferica dei pianeti c, d ed e. La scoperta chiave? La presenza di gas di idrogeno solforato (H₂S).
Perché lo zolfo è importante? A differenza del carbonio o dell’ossigeno, che possono avere origine sia dal gas che dai materiali solidi in un disco planetario, lo zolfo a tali distanze da una stella deve provenire da materiale solido. Lo zolfo in fase gassosa non sopravviverebbe a queste temperature. Ciò significa che i pianeti hanno accumulato zolfo sotto forma di solidi durante la loro formazione.
“Non è possibile che questi pianeti abbiano accumulato zolfo sotto forma di gas”, ha spiegato il dottor Jerry Xuan, ricercatore post-dottorato presso l’UCLA e il Caltech.
Il team ha sviluppato nuove tecniche di analisi dei dati per estrarre i segnali deboli dalle osservazioni di Webb, dato che i pianeti sono circa 10.000 volte più deboli della loro stella.
Tendenze universali nella composizione del pianeta
Il rapporto tra zolfo e idrogeno, così come carbonio e ossigeno, è significativamente più alto in questi esopianeti rispetto allo stesso HR 8799. Ciò indica una netta differenza compositiva tra i pianeti e la loro stella madre.
È interessante notare che questo stesso modello di arricchimento in elementi pesanti si osserva anche su Giove e Saturno nel nostro Sistema Solare. Ciò suggerisce che i pianeti di sistemi diversi potrebbero formarsi con una tendenza simile ad accumulare elementi pesanti in proporzioni più o meno uguali.
“Non è facile spiegare l’arricchimento uniforme di carbonio, ossigeno, zolfo e azoto per Giove, ma il fatto che lo stiamo vedendo in un sistema diverso suggerisce che c’è qualcosa di universale che sta accadendo nella formazione dei pianeti”, ha detto il dottor Xuan.
Implicazioni future per le ricerche di pianeti simili alla Terra
I metodi utilizzati in questo studio – separando visivamente e spettralmente i pianeti dalle loro stelle – saranno cruciali per la futura ricerca sugli esopianeti. Sebbene attualmente limitato ai giganti gassosi, con il miglioramento dei telescopi, gli scienziati prevedono di applicare queste tecniche per studiare in dettaglio i pianeti simili alla Terra.
La ricerca di analoghi alla Terra rimane un obiettivo a lungo termine, con gli scienziati che stimano che potrebbero volerci decenni prima di ottenere uno spettro di un pianeta simile alla Terra e iniziare a cercare potenziali biofirme nella sua atmosfera. Tuttavia, questi risultati segnano un passo significativo verso questo obiettivo finale.
In conclusione, il rilevamento di idrogeno solforato nelle atmosfere dei giganti gassosi di HR 8799 conferma che questi pianeti si sono formati mediante accrescimento di materiali solidi, aggiungendo prove crescenti di modelli universali nella formazione dei pianeti. Questa svolta fornisce preziose informazioni per le future ricerche sugli esopianeti, avvicinandoci alla comprensione della diversità dei sistemi planetari oltre il nostro.
