JWST Scopre Nuvole di Ghiaccio su un Pianeta Alieno Gigante, gli Scienziati Sbalorditi dal Concetto di 'Meteo'

In uno sviluppo che ha gli astronomi a ricalibrare i loro modelli e forse anche le loro aspettative, il Telescopio Spaziale James Webb ha individuato nuvole di ghiaccio d'acqua su un gigante gassoso distante. La scoperta, guidata da Elisabeth Matthews del Max Planck Institute for Astronomy (MPIA), è stata fatta sul pianeta Epsilon Indi Ab, un analogo di Giove che a quanto pare è più complesso di quanto gli avessimo riconosciuto.

Questo segna un passo significativo nella lunga, lenta marcia dal semplice trovare esopianeti all'effettivamente comprenderli. Per decenni, dal 1995 fino al 2022 circa, il gioco era semplicemente la scoperta tramite metodi indiretti. Il lancio di JWST nel 2022 ha cambiato le carte in tavola, permettendo uno studio dettagliato dell'atmosfera, anche se siamo ancora a qualche telescopio di distanza dal controllare la presenza di cartelli alieni nei prati.

Come ha affermato con ammirevole prospettiva la prima autrice Elisabeth Matthews: "JWST ci sta finalmente permettendo di studiare in dettaglio pianeti analoghi a quelli del sistema solare. Se fossimo alieni, a diversi anni luce di distanza, e guardassimo indietro verso il Sole, JWST è il primo telescopio che ci permetterebbe di studiare Giove in dettaglio." L'implicazione è, ovviamente, che studiare la Terra in dettaglio richiederebbe una tecnologia che non abbiamo ancora inventato, il che probabilmente è per il meglio.

Studiare veri pianeti simili a Giove è stato complicato perché il metodo più semplice richiede che passino davanti alla loro stella, il che favorisce giganti gassosi caldi e vicini. Il team di Matthews ha aggirato il problema ottenendo immagini dirette di Epsilon Indi Ab utilizzando lo strumento a infrarossi medi MIRI di JWST. Il pianeta, che orbita attorno alla stella Epsilon Indi A nella costellazione dell'Indiano, è un tipo robusto con una massa di 7,6 volte quella di Giove ma un diametro simile. Orbita circa quattro volte più lontano dalla sua stella, leggermente più fredda, di quanto Giove non faccia dal Sole, dandogli una temperatura superficiale tra 200 e 300 Kelvin (-70 a +20 °C). È più caldo dei 140 K di Giove, un calore residuo della sua formazione che si dissiperà lentamente nel corso di miliardi di anni.

Il team ha utilizzato un coronografo su MIRI per bloccare la luce della stella e ha catturato immagini a 11,3 μm, appena fuori da una lunghezza d'onda associata all'ammoniaca. Confrontandole con immagini del 2024 a 10,6 μm, hanno potuto stimare i livelli di ammoniaca. L'hardware costruito dal MPIA merita un cenno di riconoscimento qui.

La sorpresa? L'atmosfera superiore di Giove è dominata da gas ammoniacale e nuvole. Ci si aspettava che Epsilon Indi Ab avesse molto gas ammoniacale, ma non nuvole. Invece, le osservazioni hanno mostrato meno ammoniaca del previsto. La spiegazione principale? Spesse nuvole irregolari di ghiaccio d'acqua, come i cirri terrestri, si mettono in mezzo.

Questo presenta un delizioso problema per gli astronomi, i cui modelli al computer spesso semplificano le cose ignorando le nuvole perché sono difficili da simulare. Il coautore James Mang dell'Università del Texas ad Austin l'ha definito "un bel problema da avere", notando che JWST sta rivelando una complessità che i modelli ora stanno "iniziando a catturare".

Il futuro sembra nuvoloso nel migliore dei modi. Il Nancy Grace Roman Space Telescope della NASA, il cui lancio è previsto per il 2026-2027 con il MPIA come partner, dovrebbe essere eccellente nel rilevare direttamente le nuvole riflettenti di ghiaccio d'acqua. Nel frattempo, il team di Matthews sta cercando più tempo di osservazione con JWST per studiare altri analoghi freddi di Giove, gettando le basi per l'obiettivo finale: studiare mondi simili alla Terra e, un giorno, cercare segni che non siamo soli.

I risultati sono pubblicati su Astrophysical Journal Letters da E. C. Matthews et al. I ricercatori del MPIA coinvolti sono Elisabeth Matthews e Bhavesh Rajpoot, in collaborazione con James Mang e Caroline Morley (Università del Texas ad Austin), Aarynn Carter e Mathilde Mâlin (Space Telescope Science Institute), e altri.