“Oltre la fantascienza”: le prime osservazioni 3D dell’atmosfera di un esopianeta rivelano un clima unico

Comunicato Stampa

18 Febbraio 2025

Gli astronomi hanno scrutato l’atmosfera di un pianeta oltre il Sistema Solare, mappandone per la prima volta la struttura tridimensionale. Combinando tutti e quattro i telescopi del VLT (Very Large Telescope) dell’ESO (Osservatorio Europeo Australe), hanno trovato venti potenti che trasportano elementi chimici come ferro e titanio, creando intricati andamento climatico nell’atmosfera del pianeta. La scoperta apre le porte a studi dettagliati della composizione chimica e meteorologica di altri mondi alieni.

“L’atmosfera del pianeta ha dei comportamenti che sfidano la nostra comprensione di come funziona il meteo, non solo sulla Terra, ma su tutti i pianeti. Sembra un film di fantascienza“, afferma Julia Victoria Seidel, ricercatrice presso l’ESO (Osservatorio Europeo Australe) in Cile e autrice principale dello studio, pubblicato oggi su Nature.

Il pianeta, WASP-121b (noto anche come Tylos), si trova a circa 900 anni luce di distanza da noi nella costellazione della Poppa. È un pianeta gioviano ultra-caldo, un gigante gassoso che orbita così vicino alla stella madre che un anno lì dura solo circa 30 ore terrestri. Inoltre, un lato del pianeta è rovente, poiché è sempre rivolto verso la stella, mentre l’altro lato è molto più freddo.

Il gruppo di lavoro ha esplorato in profondità l’atmosfera di Tylos e ha rivelato venti distinti in strati separati, che risultano nella mappa tridimensionale della struttura dell’atmosfera. È la prima volta che gli astronomi hanno potuto studiare l’atmosfera di un pianeta al di fuori del Sistema Solare in modo così approfondito e dettagliato.

“Ciò che abbiamo scoperto è stato sorprendente: una corrente a getto fa ruotare il materiale intorno all’equatore del pianeta, mentre un flusso separato ai livelli inferiori dell’atmosfera sposta il gas dal lato caldo a quello più freddo. Questo tipo di clima non è mai stato osservato prima su nessun pianeta“, afferma Seidel, che è anche ricercatrice presso il Lagrange Laboratory, parte dell’Observatoire de la Côte d’Azur, in Francia. La corrente a getto osservata attraversa metà del pianeta, guadagnando velocità e scuotendo violentemente gli strati superiori dell’atmosfera mentre attraversa il lato caldo di Tylos. “Persino i più violenti uragani del Sistema Solare sembrano un venticello al confronto“, aggiunge.

Per scoprire la struttura 3D dell’atmosfera dell’esopianeta, il gruppo ha utilizzato lo strumento ESPRESSO installato sul VLT dell’ESO per combinare la luce dei quattro telescopi individuali in un singolo segnale. Questa modalità di combinazione del VLT raccoglie quattro volte più luce di un singolo telescopio, permettendo di rivelare dettagli più deboli. Osservando il pianeta per un transito completo davanti alla stella madre, ESPRESSO ha trovato l’impronta di vari elementi chimici, sondando di conseguenza diversi strati dell’atmosfera.

“Il VLT ci ha permesso di sondare tre diversi strati dell’atmosfera dell’esopianeta in un colpo solo“, afferma il coautore dello studio Leonardo A. dos Santos, astronomo assistente presso lo Space Telescope Science Institute di Baltimora, USA. Il gruppo ha tracciato i moti di ferro, sodio e idrogeno, che hanno permesso di tracciare i venti rispettivamente nello strato profondo, intermedio e superficiale dell’atmosfera del pianeta. “È il tipo di osservazione che è molto difficile da fare con i telescopi spaziali, evidenziando l’importanza delle osservazioni da terra degli esopianeti“, conclude.

È interessante notare che le osservazioni hanno anche rivelato la presenza di titanio appena sotto la corrente a getto, come evidenziato in uno studio correlato pubblicato su Astronomy and Astrophysics. Questa è stata un’altra sorpresa, poiché le precedenti osservazioni del pianeta avevano mostrato che questo elemento era assente, forse proprio perché nascosto in profondità nell’atmosfera.

 “È davvero incredibile che siamo in grado di studiare dettagli come la composizione chimica e la struttura climatica di un pianeta a una distanza così grande“, commenta Bibiana Prinoth, una studentessa di dottorato presso l’Università di Lund, Svezia, e l’ESO, che ha guidato lo studio complementare ed è co-autrice dell’articolo di Nature.

Per studiare l’atmosfera di pianeti più piccoli, simili alla Terra, tuttavia, saranno necessari telescopi più grandi. Tra questi ci saranno l’ELT (Extremely Large Telescope) dell’ESO, attualmente in costruzione nel deserto di Atacama in Cile, e il suo strumento ANDES. “L’ELT sarà uno strumento di svolta per lo studio delle atmosfere degli esopianeti“, afferma Prinoth. “Questa esperienza mi fa sentire come se fossimo sul punto di scoprire cose incredibili che ora possiamo solo sognare“.

Ulteriori Informazioni

Questo studio è stato presentato in un articolo pubblicato dalla rivista Nature intitolato “Vertical structure of an exoplanet’s atmospheric jet stream” (doi:10.1038/s41586-025-08664-1).

L’equipe è composta da : Julia V. Seidel (European Southern Observatory, Santiago, Cile [ESO Chile]; Laboratoire Lagrange, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Université Côte d’Azur, Nice, Francia [Lagrange]), Bibiana Prinoth (ESO Chile e Lund Observatory, Division of Astrophysics, Department of Physics, Lund University, Lund, Svezia [ULund]), Lorenzo Pino (INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Firenze, Italia), Leonardo A. dos Santos (Space Telescope Science Institute, Baltimore, USA, Johns Hopkins University, Baltimore, USA), Hritam Chakraborty (Observatoire de Genève, Département d’Astronomie, Université de Genève, Versoix, Svizzera [UNIGE]), Vivien Parmentier (Lagrange), Elyar Sedaghati (ESO Chile), Joost P. Wardenier (Département de Physique, Trottier Institute for Research on Exoplanets [IREx], Université de Montréal, Canada), Casper Farret Jentink (UNIGE), Maria Rosa Zapatero Osorio (Centro de Astrobiología, CSIC-INTA, Madrid, Spagna), Romain Allart (IREx), David Ehrenreich (UNIGE), Monika Lendl (UNIGE), Giulia Roccetti (European Southern Observatory, Garching bei München, Germania; Meteorologisches Institut, Ludwig-Maximilians-Universität München, Munich, Germania), Yuri Damasceno (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Universidade do Porto, Porto, Portogallo [IA-CAUP], Departamento de Fisica e Astronomia, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto, Porto, Portogallo [FCUP]; ESO Chile), Vincent Bourrier (UNIGE), Jorge Lillo-Box (Centro de Astrobiología (CAB); CSIC-INTA, Madrid, Spagna), H. Jens Hoeijmakers (ULund), Enric Pallé (Instituto de Astrofísica de Canarias, La Laguna, Tenerife, Spagna [IAC]; Departamento de Astrofísica, Universidad de La Laguna, La Laguna, Tenerife, Spagna [IAC-ULL]), Nuno Santos (IA-CAUP e FCUP), Alejandro Suàrez Mascareño (IAC e IAC-ULL), Sergio G. Sousa (IA-CAUP), Hugo M. Tabernero (Departamento de Física de la Tierra y Astrofísica & IPARCOS-UCM (Instituto de Física de Partículas y del Cosmos de la UCM), Universidad Complutense de Madrid, Spagna), e Francesco A. Pepe (UNIGE).

L’articolo complementare, che rivela la presenza del titanio, è stato pubblicato dalla rivista Astronomy & Astrophysics con il titolo “Titanium chemistry of WASP-121 b with ESPRESSO in 4-UT mode” (doi: 10.1051/0004-6361/202452405)

L’equipe che ha collaborato a questo articolo è composta da : Bibiana Prinoth (European Southern Observatory, Santiago, Chile [ESO Chile] e Lund Observatory, Division of Astrophysics, Department of Physics, Lund University, Lund, Svezia [ULund]), Julia V. Seidel (ESO Chile; Laboratoire Lagrange, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Université Côte d’Azur, Nice, Francia [Lagrange]), H. Jens Hoeijmakers (ULund), Brett M. Morris (Space Telescope Science Institute, Baltimore, USA), Martina Baratella (ESO Chile), Nicholas W. Borsato (ULund, School of Mathematical and physical Sciences, Macquarie University, Sydney, Australia), Yuri Damasceno (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Universidade do Porto, Porto, Portogallo [IA-CAUP], Departamento de Fisica e Astronomia, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto, Porto, Portogallo [FCUP]; ESO Chile), Vivien Parmentier (Lagrange), Daniel Kitzmann (University of Bern, Physics Institute, Division of Space Research & Planetary Sciences, Bern, Svizzera), Elyar Sedaghati (ESO Chile), Lorenzo Pino (INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Firenze, Italia), Francesco Borsa (INAF-Osservatorio Astronomico di Brera, Merate, Italia), Romain Allart (Département de Physique, Trottier Institute for Research on Exoplanets [IREx], Université de Montréal, Canada), Nuno Santos (IA-CAUP e FCUP), Michal Steiner (Observatoire de l’Université de Genève, Versoix, Svizzera), Alejandro Suàrez Mascareño (Instituto de Astrofísica de Canarias, La Laguna, Tenerife, Spagna; Departamento de Astrofísica, Universidad de La Laguna, La Laguna, Tenerife, Spagna), Hugo M. Tabernero (Departamento de Física de la Tierra y Astrofísica & IPARCOS-UCM (Instituto de Física de Partículas y del Cosmos de la UCM), Universidad Complutense de Madrid, Spagna) e Maria Rosa Zapatero Osorio (Centro de Astrobiologia, CSIC-INTA, Madrid, Spagna).

L’ESO (European Southern Observatory o Osservatorio Europeo Australe) consente agli scienziati di tutto il mondo di scoprire i segreti dell’Universo a beneficio di tutti. Progettiamo, costruiamo e gestiamo da terra osservatori di livello mondiale – che gli astronomi utilizzano per affrontare temi interessanti e diffondere il fascino dell’astronomia – e promuoviamo la collaborazione internazionale per l’astronomia. Fondato come organizzazione intergovernativa nel 1962, oggi l’ESO è sostenuto da 16 Stati membri (Austria, Belgio, Danimarca, Francia, Finlandia, Germania, Irlanda, Italia, Paesi Bassi, Polonia, Portogallo, Regno Unito, Repubblica Ceca, Spagna, Svezia e Svizzera), insieme con il paese che ospita l’ESO, il Cile, e l’Australia come partner strategico. Il quartier generale dell’ESO e il Planetario e Centro Visite Supernova dell’ESO si trovano vicino a Monaco, in Germania, mentre il deserto cileno di Atacama, un luogo meraviglioso con condizioni uniche per osservare il cielo, ospita i nostri telescopi. L’ESO gestisce tre siti osservativi: La Silla, Paranal e Chajnantor. Sul Paranal, l’ESO gestisce il VLT (Very Large Telescope) e il VLTI (Very Large Telescope Interferometer), così come telescopi per survey come VISTA. Sempre a Paranal l’ESO ospiterà e gestirà la schiera meridionale di telescopi di CTA, il Cherenkov Telescope Array Sud, il più grande e sensibile osservatorio di raggi gamma del mondo. Insieme con partner internazionali, l’ESO gestisce APEX e ALMA a Chajnantor, due strutture che osservano il cielo nella banda millimetrica e submillimetrica. A Cerro Armazones, vicino a Paranal, stiamo costruendo “il più grande occhio del mondo rivolto al cielo” – l’ELT (Extremely Large Telescope, che significa Telescopio Estremamente Grande) dell’ESO. Dai nostri uffici di Santiago, in Cile, sosteniamo le operazioni nel paese e collaboriamo con i nostri partner e la società cileni.

La traduzione dall’inglese dei comunicati stampa dell’ESO è un servizio dalla Rete di Divulgazione Scientifica dell’ESO (ESON: ESO Science Outreach Network) composta da ricercatori e divulgatori scientifici da tutti gli Stati Membri dell’ESO e altri paesi. Il nodo italiano della rete ESON è gestito da Anna Wolter.

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Questa è una traduzione del Comunicato Stampa dell’ESO eso2504.