Il sistema planetario ha per nome una sigla, HR 8799, si trova a 130 anni luce da noi ed è stato scrutato dal super occhio del telescopio spaziale James Webb. L’osservatorio orbitale della Nasa ha potuto appurare che i quattro pianeti giganti gassosi di quel sistema sono ricchi di gas di anidride carbonica, forte prova che si sono formati in modo molto simile ai nostri Giove e Saturno.

È un’ulteriore prova che anche in situazioni planetarie differenti i meccanismi di formazione si somigliano fortemente quando non sono identici. Oltretutto, si tratta di una scoperta/verifica oggi possibile osservando direttamente degli esopianeti (pianeti extrasolari – corpi celesti che orbitano intorno a una stella in sistemi simili a quello solare).

Il processo di formazione planetaria, almeno per questo tipo di pianeti, vede la lenta aggregazione di nuclei solidi che poi attraggono gas dall’interno di un disco protoplanetario, un processo noto come accrescimento del nucleo. Il sistema di osservazione e analisi è stato fatto con il metodo della coronarografia NIRCam Bar.

Per capire come è fatto questo nostro occhio orbitale puntato verso l’universo, basta scrutare gli articoli dedicati proprio al telescopio spaziale James Webb (link).

I colori sono applicati ai filtri della NIRCam (Near-Infrared Camera) di Webb, rivelandone le differenze intrinseche. Il simbolo a forma di stella indica la posizione della stella ospite HR 8799, la cui luce è stata bloccata dal coronografo. Nell’immagine, il colore blu è assegnato alla luce da 4,1 micron, il verde alla luce da 4,3 micron e il rosso alla luce da 4,6 micron.

La bellezza di queste ultime osservazioni diffuse dalla Nasa è duplice: da una parte c’è la verifica di una formazione planetaria simile al nostro sistema solare, dall’altra la capacita del telescopio spaziale James Webb nel dedurre la chimica delle atmosfere degli esopianeti tramite la loro visione esterna, il loro aspetto. Questa tecnica integra i potenti strumenti spettroscopici a bordo del Webb, apparati d’osservazione che possono rivelare la composizione atmosferica.

“Individuando queste forti caratteristiche di anidride carbonica, abbiamo dimostrato che c’è una frazione considerevole di elementi più pesanti, come carbonio, ossigeno e ferro, nelle atmosfere di questi pianeti – ha affermato William Balmer, della Johns Hopkins University di Baltimora – Dato ciò che sappiamo sulla stella attorno alla quale orbitano, ciò indica probabilmente che si sono formati tramite accrescimento del nucleo, il che è una conclusione entusiasmante per pianeti che possiamo vedere direttamente”.

Hr8799 è una stella bianca. Più facilmente osservabile dall'emisfero Nord terrestre, è collocata nella Costellazione di Pegaso: si trova a metà strada della linea che congiunge le due brillanti stelle di Markab (α Pegasi) e Scheat (β Pegasi) ai vertici dell'asterismo del Quadrato di Pegaso.
Questa stella è appena più grande del Sole (massa pari a 1,5 volte quella del Sole), è anche parecchio più giovane e ha una bassa presenza di elementi "metallici", ovvero più pesanti di idrogeno ed elio.
La presenza nella sua orbita di un importante disco di detriti circumstellare (ampia e ricca cintura di asteroidi), fa sì che Hr8799 abbia un eccesso di radiazione infrarossa, dovuta al riscaldamento di questi oggetti che le orbitano intorno.
Le interazioni fra i giganti gassosi e la cintura di asteroidi fa pensare che le loro orbite non siano ancora stabili e che questi oggetti stiano ancora migrando verso le loro collocazioni definitive attorno a Hr8799.
Tutto il sistema planetario, compresa la stella, è ancora in una fase "primitiva", mi si passi il termine, rispetto al nostro sistema solare.

Tanto per dare un’idea di come è fatto quel sistema planetario, tra i quattro pianeti giganti gassosi, HR 8799e (il più vicino alla sua stella) si trova in un’orbita a 2,4 miliardi di chilometri da questa: paragonandolo al nostro sistema solare, si troverebbe tra l’orbita di Saturno e quella di Nettuno.
Invece, HR 8799b, il più distante di quei quattro giganti gassosi dal suo astro, si trova in un’orbita di circa 10 miliardi di chilometri, più del doppio della distanza orbitale di Nettuno dal nostro Sole.

L’analisi di William Balmer e del suo team include anche l’osservazione fatta sempre tramite il telescopio spaziale James Webb del sistema 51 Eridani che si trova a 97 anni luce di distanza dalla Terra.

I risultati dello studio sui giganti gassosi del sistema planetario HR 8799 sono stati pubblicati su The Astrophysical Journal.

Estratto dello studio - Le osservazioni ad alto contrasto con JWST possono rivelare caratteristiche di assorbimento dipendenti dalla composizione chiave e dalla miscelazione verticale negli spettri dei pianeti ripresi direttamente nell'intervallo di lunghezza d'onda di 3-5 μ m [...] I filtri scelti limitano la forza dell'assorbimento di CO, CH 4 e CO 2 nella fotosfera di ciascun pianeta. I pianeti mostrano una diversità di colori di 3-5 μ m che potrebbe essere dovuta a differenze di composizione e in ultima analisi essere utilizzata per tracciare la loro storia di formazione. Mostrano anche un assorbimento di CO 2 più forte di quanto previsto dai modelli di metallicità solare, indicando che sono arricchiti di metalli.
Abbiamo rilevato 51 Eri b a 4,1 μm e non a lunghezze d'onda maggiori, il che, data la temperatura del pianeta, è indicativo di una chimica del carbonio fuori equilibrio e di una metallicità migliorata. Le orbite aggiornate che si adattano alla nuova misurazione di 51 Eri b convalidano studi precedenti che riscontrano una preferenza per le eccentricità elevate ( ), il che probabilmente indica una certa elaborazione dinamica nel passato del sistema. Questi risultati presentano un'entusiasmante opportunità per modellare le atmosfere e le storie di formazione di questi pianeti in modo più dettagliato nel prossimo futuro e sono complementari alla futura spettroscopia JWST a risoluzione più elevata