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livello elementare
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ARGOMENTO: ASTRONOMIA E ASTROFISICA
PERIODO: XXI SECOLO
AREA: ESOPIANETI
parole chiave: TOI 561 b, John Webb Space Telescope (JWST)
Abbandoniamo ancora una volta le turbolenze del nostro pianeta per guardare le stelle, o meglio, i corpi celesti che ruotano intorno a stelle lontane. Come abbiamo scritto in molti articoli la ricerca di esopianeti simili alla Terra, detti “super-Terra“, caratterizzati da una massa superiore a quella del nostro pianeta, sta continuando; tra di essi voglio citare TOI-561b, una super-Terra ultra-calda che sta riscrivendo le regole della sopravvivenza planetaria. Un pianeta rovente e certamente non abitabile che ruota intorno alla sua stella, un mare ribollente di roccia fusa, con temperature così elevate da fondere qualsiasi acciaio in pochi secondi.
Un pianeta avvolto da una densa coltre di gas che il telescopio spaziale James Webb della NASA ha rivelato che mondi rocciosi, bruciati da radiazioni estreme, possono comunque mantenere atmosfere consistenti. Lo spettrografo nel vicino infrarosso (NIRSpec) del John Webb Space Telescope (JWST) ha analizzato questo inferno lontano, scoprendo un involucro ricco di sostanze volatili sopra un oceano di magma globale. La scoperta, descritta in dettaglio in uno studio pubblicato l’11 dicembre 2025 dall’American Astronomical Society, A Thick Volatile Atmosphere on the Ultrahot Super-Earth TOI-561 b di Johanna K. Teske, et alii, ha messo in discussione la teoria consolidata che piccoli pianeti non possano resistere ad orbite troppo vicine alle loro stelle. In parole semplici, i dati raccolti dal John Webb Space Telescope su TOI-561 b stanno ridisegnando le nostre conoscenze sulla formazione planetaria primordiale e ci mostrano un’istantanea di come apparivano i mondi rocciosi miliardi di anni fa.
Rappresentazione artistica della super-Terra ultra-calda TOI-561 b: un oceano di magma globale avvolto in un’atmosfera densa e ricca di sostanze volatili, come rivelato dalle osservazioni del telescopio spaziale James Webb (JWST) nel 2025 – Crediti: NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI)
Facciamo un passo indietro. TOI-561 b orbita attorno ad una stella lontanissima, a circa 280 anni luce di distanza nella costellazione dello Scorpione. Scoperto dal satellite TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) della NASA solo nel 2020, TOI-561 b fa parte di un affascinante sistema composto da più pianeti che differiscono nei loro nomi solo dalla lettera finale. Questo fa capire che TOI-561 b è il secondo pianeta di questo sistema allontanandosi dalla sua stella.
Ciò che lo distingue è la sua vicinanza alla sua stella, leggermente più piccola e fredda del nostro Sole ma molto più antica (circa 10 miliardi di anni). TOI-561 b ruota intorno alla sua stella con un periodo orbitale di sole 10,8 ore e ad una distanza inferiore a 1,6 milioni di chilometri. Per capirci quaranta volte più vicino alla sua stella di Mercurio al Sole. Il pianeta mostra un lato eternamente rivolto verso la sua stella quindi con una luce diurna perpetua, esposto a radiazioni intense, circa 2.500 volte superiori a quelle terrestri, che spingono le temperature superficiali ben oltre i 2.000 °C. Inizialmente gli astronomi pensavano che TOI-561 b fosse una roccia sterile e priva di atmosfera, molto simile ai molti “mondi di lava” teorizzati dalla scienza degli esopianeti e raffigurati in tanti film di fantascienza come Mustafar di Star Wars.
il pianeta Mustafar – frame dalla saga di fantascienza Star Wars – Fonte Mustafar | Wookieepedia | Fandom
Le ultime osservazioni hanno però rivelato che, contro ogni aspettativa, mostra una densità anomala, circa 3,0 grammi per centimetro cubo (rispetto ai 5,5 g/cm³ della Terra) maggiore di quanto aspettato. Questa bassa densità suggeriva la presenza un mantello più leggero o forse un’atmosfera che aggiungeva massa. Data l’età della stella e la sua posizione nel disco spesso della Via Lattea – una regione povera di elementi pesanti – TOI-561 b probabilmente si formò da una miscela primordiale di materiali, privo del nucleo ricco di ferro che vediamo nei pianeti rocciosi del nostro sistema solare. Questa eredità chimica potrebbe renderlo quindi una reliquia dei primordi dell’Universo quando stelle e pianeti si formarono da elementi più semplici.
Ed ecco la notizia
Per svelare il suo mistero, un team internazionale ha richiesto nel maggio 2024 al JWST un’osservazione continuativa del pianeta. In oltre 37 (4 orbite complete), il telescopio ha catturato le eclissi secondarie del pianeta, potendo coì misurare la luminosità infrarossa del pianeta, separatamente dalla luce della stella. Se TOI-561 b fosse un mondo di magma nudo e privo di atmosfera, il suo lato diurno avrebbe dovuto irradiare come un corpo nero a circa 2.700 °C ma i dati raccolti hanno mostrato una temperatura più fredda, circa 1.800 °C. Una temperatura comunque bollente (superiore quella di Venere) ma molto al di sotto delle previsioni per una roccia priva di atmosfera. Inoltre lo spettro di emissione ha rivelato segni di interferenza atmosferica on un forte assorbimento a determinate lunghezze d’onda che suggerisce che gas come il vapore acqueo o l’anidride carbonica possano assorbire il calore, mentre possibili nubi di silicati potrebbero riflettere la luce stellare in arrivo, agendo di fatto come una protezione solare. Secondo un’autrice dello studio, Anjali Piette, dell’Università di Birmingham “Abbiamo davvero bisogno di un’atmosfera densa e ricca di sostanze volatili per spiegare tutte le osservazioni. I forti venti raffredderebbero il lato diurno trasportando il calore verso il lato notturno. Gas come il vapore acqueo assorbirebbero alcune lunghezze d’onda della luce nel vicino infrarosso emessa dalla superficie prima di raggiungere l’atmosfera“. Non si tratterebbe quindi di un sottile velo di vapore ma di uno strato consistente, potenzialmente ricco di sostanze volatili emesse dal magma sottostante. In pratica i dati del JWST escludendo la presenza di un sottile strato di vapore di roccia fanno optare per un’atmosfera spessa, in grado di intrappolare il calore. Il team sta ora studiando come cambia l’irradiazione luminosa durante l’orbita del pianeta al fine di mappare le temperature a livello globale ed individuare l’esatta composizione dei gas presenti.
In sintesi, su questo pianeta infernale, un oceano bollente di roccia e gas, profondo forse migliaia di chilometri, potrebbe quindi svolgere un ruolo cruciale per la sopravvivenza dell’atmosfera di TOI-561 b.
Nasce una domanda?
Perché la radiazione della stella non spazza via quell’atmosfera? La risposta potrebbe risiedere nell’effetto “risucchio” dell’oceano, un ciclo di feedback in cui i gas pesanti ricadono e si dissolvono nuovamente nella massa fusa, mentre quelli più leggeri fuoriescono più lentamente, un mondo con “atmosfera di lava” stabile in cui il degassamento bilancia le perdite.
TOI-561 b non è l’unico pianeta ad avere un’atmosfera densa; il JWST ha recentemente individuato diversi “mondi di lava”, offrendo diversi spunti di confronto. Ad esempio, 55 Cancri mostra tracce di un’atmosfera volatile sopra la sua superficie magmatica. Come TOI-561 b, è in rotazione sincrona ed è ultra-caldo, ma orbita attorno a una stella più giovane. La differenza principale? La densità di 55 Cancri suggerisce un nucleo più simile a quello terrestre, mentre la densità di TOI-561 b indica materiali complessivamente più leggeri.
Più vicino a noi, il sistema TRAPPIST-1 ospita pianeti rocciosi come TRAPPIST-1 b e c, studiati dal JWST nel 2023-2024. Questi sono più freddi di TOI-561 b, ma non mostrano però atmosfere spesse, in linea con le aspettative per i mondi irradiati.
TOI-561 b inverte le aspettative perché il suo magma rifornisce attivamente i gas; a questo punto ci possiamo domandare se possa esistere qualche forma di vita microbica nelle nubi più fredde d’alta quota. Se anche i mondi rocciosi più caldi riescono a mantenere dei livelli di atmosfere, allora le super-Terre, più miti nelle zone abitabili dei diversi solari, potrebbero avere maggiori probabilità di avere dei climi relativamente stabili che favorirebbero lo sviluppo di forme di vita, contenendo in atmosfera gas come ossigeno o metano.
Lo studio citato è quindi solo l’inizio; l’analisi in corso dell’intero set di dati raccolti produrrà una mappa della temperatura globale, che rivelerà come il calore fluisce dal giorno alla notte e la spettroscopia potrebbe individuare gas come H₂O o CO₂. Ma la ricerca non si limiterà solo a TOI-561 b, questo studio tramite il JWST ha una serie di altri obiettivi di mondi lavici e, in combinazione con osservatori terrestri come l’Extremely Large Telescope (ELT), verrà effettuato un censimento della sopravvivenza atmosferica su questi pianeti infernali. In questo il John Webb Space Telescope si è confermato strumento straordinario per l’esplorazione dell’Universo, dimostrando che anche nelle condizioni più estreme i pianeti possono fornire inaspettate caratteristiche. In un prossimo futuro missioni come ARIEL (gestita dall’ESA, il cui lancio è previsto nel 2029) potrebbero esaminare decine di altri sistemi, mappando la composizione degli oltre 5.000 diversi corpi celesti già individuati, tramite lo studio delle loro emissioni termiche.
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Riferimenti
- Teske, Johanna K.; Wallack, Nicole L.; Piette, Anjali A. A.; Dang, Lisa; Lichtenberg, Tim; Plotnykov, Mykhaylo; Pierre Humbert, Raymond T.; Postolec, Emma; Boucher, Samuel; McGinty, Alex; Peng, Bo; Valencia, Diana; Hammond, Mark (2025). “A Thick Volatile Atmosphere on the Ultra-Hot Super-Earth TOI-561 B” – Fonte https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ae0a4c arXiv:2509.17231 [astro-ph.EP]
- Weiss, Lauren M.; et al. (2020). “The TESS-Keck Survey II: Masses of Three Sub-Neptunes Transiting the Galactic Thick-Disk Star TOI-561”. – Fonte The Astronomical Journal. 161 (2) 56. doi: 10.3847/1538-3881/abd409.
- Lacedelli, G.; et al. (2021). “An unusually low density ultra-short period super-Earth and three mini-Neptunes around the old star TOI-561”. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 501 (3): 4148–4166 – Fonte doi:10.1093/mnras/staa3728. S2CID 221516470.
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