Astronomi scoprono sorprendenti caratteristiche atmosferiche in un pianeta isolato privo di energia stellare

Da alcuni anni il telescopio spaziale James Webb (JWST), nato da una collaborazione internazionale tra la NASA, l’agenzia spaziale statunitense, l’ESA, l’agenzia spaziale europea e la CSA, l’agenzia spaziale canadese, orbita attorno al Sole raccogliendo informazioni e immagini dell’universo che ci circonda.

L’ultima scoperta effettuata da questo telescopio riguarda SIMP J013656.5+093347.3, un oggetto celeste isolato, senza una stella che gli possa fornire energia, ma con un’atmosfera sorprendentemente complessa.

SIMP non è un pianeta comune, è enorme, con una massa pari a circa 13 volte quella del gigante del nostro sistema solare, Giove. Con una massa simile potrebbe addirittura rientrare nella categoria stellare delle nane brune.

Un pianeta o una stella?

Per quanto riguarda la sua peculiare atmosfera è importante sapere che la maggior parte dei pianeti dotati di un’atmosfera presentano caratteristiche complesse e articolate proprio a causa dell’energia stellare che influenza questo involucro gassoso planetario.

La luce e il calore non solo determinano la temperatura e la struttura dell’atmosfera, possono anche influenzare la chimica complessiva. Ricordiamo poi che il calore del Sole genera dei moti convettivi sull’atmosfera terrestre, grazie ai quali il calore viene ridistribuito sul nostro pianeta.

Proprio perché conosciamo lo stretto legame tra la nostra complessa atmosfera e il Sole che potremmo pensare che un pianeta isolato, senza una stella nelle vicinanze, abbia un’atmosfera tutto sommato semplice, invece non è affatto così. SIMP ha infatti un’atmosfera stratificata, profonda, con aurore e persino con nuvole composte da particelle di ferro.

Questo pianeta si trova a circa 20 anni luce di distanza da noi e ruota molto rapidamente, completando una rotazione in circa 2,4 ore. Proprio grazie al fatto che si trovi isolato e quindi lontano da possibili fonti di inquinamento luminoso, senza una stella vicina, ed è esso stesso abbastanza luminoso, è un ottimo target per lo studio della eso-meteorologia, la meteorologia degli esopianeti (anche se in realtà SIMP non è classificato dagli astronomi come esopianeta).

A giocare un ruolo chiave nella sua complessa atmosfera è proprio la sua rapida rotazione ma non è l’unico fattore, infatti al momento non si è ancora ben compresa la natura fisica delle caratteristiche atmosferiche di SIMP ma si ipotizza che nuvole, variazioni di temperatura, instabilità termo-chimiche e aurore che emettono nell’infrarosso possano essere tutti meccanismi coinvolti.

A tal proposito è stato pubblicato un nuovo lavoro su The Astrophysical Journal Letters dove vengono appunto indagati i motivi della complessa atmosfera di SIMP tramite le immagini raccolte dal James Webb.

Gli strumenti principalmente usati per questo lavoro sono il NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph), uno spettrografo operante nel vicino infrarosso che ha raccolto migliaia di spettri individuali per oltre 3 ore, quindi durante un’intera rotazione del pianeta; e il MIRI (Mid-Infrared Instrument), uno strumento composto da una macchina fotogradica e da uno spettrografo in grado di rilevare la luce nella regione del medio infrarosso dello spettro elettromagnetico, che ha acquisito centinaia di misurazioni, anch’esso durante una rotazione completa.

I ricercatori grazie a questi strumenti hanno trovato degli schemi distinti nelle curve di luce, con alcune lunghezze d’onda che diventavano più luminose, altre si attenuavano, mentre altre ancora rimanevano quasi invariate.

Queste curve di luce ci mostrano come la luminosità di SIMP cambi mentre ruota e probabilmente queste variazioni sono dovute alla presenza di nuvole di ferro a bassa quota, a nuvole di silicati ad alta quota, e a zone con differenti temperature, calde e fredde, sempre ad alta quota che durante una rotazione entrano ed escono dal campo visivo.

Sarebbe necessario uno studio sul lungo periodo

Gli scienziati hanno inoltre osservato che alcune curve di luce ad alta quota che potrebbero essere collegate ad aurore o a gas caldi in risalita dagli strati più profondi dell’atmosfera.

Rimane ancora da indagate in maniera più approfondita la chimica di questa complessa atmosfera in quanto alcune caratteristiche luminose non possono essere spiegate solo con nuvole o variazioni di temperatura e potrebbero essere legate alla chimica del carbonio.

Proprio data la complessità dell’atmosfera di SIMP il team di ricerca auspica di poter osservare questo pianeta per più tempo, ben oltre una sola rotazione, in modo da ottenere una comprensione più profonda dei meccanismi atmosferici in evoluzione e da riuscire quindi a capire pienamente un oggetto così dinamico.

Riferimenti allo studio

Allison M. McCarthy et al 2025 - The JWST Weather Report from the Isolated Exoplanet Analog SIMP 0136+0933: Pressure-dependent Variability Driven by Multiple Mechanisms - ApJL 981 L22 - DOI 10.3847/2041-8213/ad9eaf