NASA | Hubble & Swift Detect First-ever Changes in an Exoplanet Atmosphere (HD)

Grazie al telescopio spaziale NASA/ESA Hubble, i ricercatori hanno osservato che, dopo una violenta tempesta stellare, l'atmosfera del pianeta extrasolare HD 189733b ha cominciato letteralmente a evaporare.

Il team francese ha osservato l'esopianeta e la sua atmosfera con il metodo del transito, in due periodi tra il 2010 e il 2011, proprio quando la silhouette del pianeta lasciava la sua firma sulla stella HD 189733A, molto simile al Sole. HD 189733b è, invece, un pianeta gassoso come il nostro Giove e orbita ad una distanza molto ravvicinata alla sua stella (solo un trentesimo della distanza Terra/Sole). Questo porta la temperatura sul pianeta anche fino a 1000 gradi centigradi. L'atmosfera dell'esopianeta è continuamente sottoposta a violente radiazioni di ultravioletti e raggi-X.

È proprio tra la prima e la seconda osservazione che i ricercatori hanno notato il cambiamento nell'atmosfera del pianeta. "Nel 2010 -- dice Lecavelier -- le rilevazioni non mostravano affatto l'atmosfera. Abbiamo capito di aver scoperto qualcosa solo con i successivi studi". Lecavelier, grazie alla scoperta, non ha solo confermato che l'atmosfera dei pianeti può evaporare se sottoposta a determinate condizioni, ma ha anche studiato quali di queste condizioni fisiche portano al cambiamento di stato dell'atmosfera.

L'evaporazione (la scia nera nella foto) non è stata causata dalle alte temperature del pianeta, ma da radiazioni ultraviolette e da raggi-X provenienti dalla stella madre, 20 volte più potenti rispetto alle radiazioni del nostro Sole. I raggi-X sono talmente potenti da riscaldare il gas presente nell'atmosfera fino a decine di migliaia di gradi, tanto da uscire dal raggio gravitazionale del pianeta.

Le osservazioni permetteranno futuri studi sulle condizioni climatiche dei pianeti fuori del nostro Sistema Solare.

Hubble & Swift Detect First-ever Changes in an Exoplanet Atmosphere

An international team of astronomers using data from NASA's Hubble Space Telescope has detected significant changes in the atmosphere of a planet located beyond our solar system. The scientists conclude the atmospheric variations occurred in response to a powerful eruption on the planet's host star, an event observed by NASA's Swift satellite.

The exoplanet is HD 189733b, a gas giant similar to Jupiter, but about 14 percent larger and more massive. The planet circles its star at a distance of only 3 million miles, or about 30 times closer than Earth's distance from the sun, and completes an orbit every 2.2 days. Its star, named HD 189733A, is about 80 percent the size and mass of our sun.

Astronomers classify the planet as a "hot Jupiter." Previous Hubble observations show that the planet's deep atmosphere reaches a temperature of about 1,900 degrees Fahrenheit (1,030 C).

HD 189733b periodically passes across, or transits, its parent star, and these events give astronomers an opportunity to probe its atmosphere and environment. In a previous study, a group led by Lecavelier des Etangs used Hubble to show that hydrogen gas was escaping from the planet's upper atmosphere. The finding made HD 189733b only the second-known "evaporating" exoplanet at the time.

The system is just 63 light-years away, so close that its star can be seen with binoculars near the famous Dumbbell Nebula. This makes HD 189733b an ideal target for studying the processes that drive atmospheric escape.

When HD 189733b transits its star, some of the star's light passes through the planet's atmosphere. This interaction imprints information on the composition and motion of the planet's atmosphere into the star's light.

In April 2010, the researchers observed a single transit using Hubble's Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS), but they detected no trace of the planet's atmosphere. Follow-up STIS observations in September 2011 showed a surprising reversal, with striking evidence that a plume of gas was streaming away from the exoplanet.

The researchers determined that at least 1,000 tons of gas was leaving the planet's atmosphere every second. The hydrogen atoms were racing away at speeds greater than 300,000 mph.

Because X-rays and extreme ultraviolet starlight heat the planet's atmosphere and likely drive its escape, the team also monitored the star with Swift's X-ray Telescope (XRT). On Sept. 7, 2011, just eight hours before Hubble was scheduled to observe the transit, Swift was monitoring the star when it unleashed a powerful flare. It brightened by 3.6 times in X-rays, a spike occurring atop emission levels that already were greater than the sun's. Astronomers estimate that HD 189733b encountered about 3 million times as many X-rays as Earth receives from a solar flare at the threshold of the X class.

Credit: NASA/Goddard Space Flight Center.