La rilevanza del campo magnetico stellare nello studio degli esopianeti
La comprensione delle proprietà degli esopianeti, pianeti situati al di fuori del nostro Sistema Solare, si basa sull’analisi delle variazioni di luminosità della stella ospite. Tuttavia, per evitare errori interpretativi, è fondamentale considerare il campo magnetico della stella.
A 700 anni luce di distanza dalla Terra, nella costellazione della Vergine, il pianeta WASP-39b orbita attorno alla stella WASP-39. Questo gigante gassoso, che completa un’orbita in poco più di quattro giorni, è uno degli esopianeti meglio studiati. Dopo la sua messa in funzione nel luglio 2022, il Telescopio Spaziale James Webb della NASA ha rivolto la sua attenzione su questo pianeta lontano, rivelando la presenza di grandi quantità di vapore acqueo, metano e, per la prima volta, anidride carbonica nell’atmosfera di WASP-39b.
Nonostante questi risultati, i ricercatori hanno incontrato difficoltà nel riprodurre tutti i dettagli cruciali delle osservazioni nei calcoli dei modelli, ostacolando analisi ancora più precise. Uno studio guidato dal MPS, con la collaborazione di ricercatori di istituti internazionali, ha mostrato una via per superare questo ostacolo.
Interpretare i dati degli esopianeti: una sfida continua
La curva di luce, che misura la luminosità di una stella nel tempo, è soggetta a fluttuazioni costanti, ad esempio a causa delle variazioni naturali della luminosità stellare. Gli esopianeti possono lasciare tracce nella curva di luce: se un esopianeta transita davanti alla sua stella, ne attenua la luce, risultando in una caduta periodica di luminosità. Valutazioni precise di tali curve forniscono informazioni sulle dimensioni e sul periodo orbitale del pianeta, nonché sulla composizione della sua atmosfera.
Il ruolo della distribuzione della luminosità stellare
Il bordo del disco stellare, o lembo, gioca un ruolo decisivo nell’interpretazione della curva di luce. Come nel caso del Sole, il lembo appare più scuro rispetto all’area interna, non perché la stella brilli di meno, ma perché, essendo una sfera, osserviamo strati più alti e quindi più freddi. Questo fenomeno, noto come oscuramento del lembo, influenza la forma del segnale dell’esopianeta nella curva di luce, determinando la rapidità con cui la luminosità stellare diminuisce e poi aumenta durante un transito planetario.
Il campo magnetico: il tassello mancante
Le ricerche hanno dimostrato che il campo magnetico stellare è il tassello mancante per comprendere con precisione il segnale degli esopianeti. Molti astri, come il Sole, generano un campo magnetico nel loro interno attraverso enormi flussi di plasma caldo. Includendo il campo magnetico nei modelli di oscuramento del lembo, i ricercatori hanno mostrato che la sua intensità ha un effetto significativo: l’oscuramento del lembo è pronunciato in stelle con un campo magnetico debole, mentre è più debole in quelle con un campo magnetico forte.
Il team ha dimostrato che la discrepanza tra i dati osservativi e i calcoli dei modelli scompare se il campo magnetico della stella è incluso nei calcoli. Utilizzando dati selezionati dal Telescopio Spaziale Kepler della NASA, che ha catturato la luce di migliaia di stelle dal 2009 al 2018, i ricercatori hanno modellato l’atmosfera di stelle tipiche di Kepler in presenza di un campo magnetico, generando poi “dati osservativi artificiali” da questi calcoli. Il confronto con i dati reali ha mostrato che, includendo il campo magnetico, i dati di Kepler sono riprodotti con successo.
Le considerazioni si sono estese anche ai dati del Telescopio Spaziale James Webb, che è in grado di scomporre la luce di stelle lontane nelle sue varie lunghezze d’onda, cercando segni caratteristici di certe molecole nell’atmosfera dei pianeti scoperti. Si è scoperto che il campo magnetico della stella madre influenza diversamente l’oscuramento del lembo a diverse lunghezze d’onda, e dovrebbe quindi essere preso in considerazione nelle future valutazioni per ottenere risultati ancora più precisi.
Dai telescopi ai modelli
Il passo successivo nella ricerca sugli esopianeti è migliorare e affinare i modelli per interpretare questi dati eccellenti. I ricercatori ora vogliono estendere le loro analisi a stelle nettamente diverse dal Sole e i loro risultati offrono la possibilità di utilizzare le curve di luce delle stelle con esopianeti per dedurre la forza del campo magnetico stellare, che altrimenti è spesso difficile da misurare.
Riferimento: ”Origine magnetica della discrepanza tra i modelli di oscuramento del lembo stellare e le osservazioni” di Nadiia M. Kostogryz, Alexander I. Shapiro, Veronika Witzke, Robert H. Cameron, Laurent Gizon, Natalie A. Krivova, Hans-G. Ludwig, Pierre F. L. Maxted, Sara Seager, Sami K. Solanki e Jeff Valenti, 12 aprile 2024, Nature Astronomy. DOI: 10.1038/s41550-024-02252-5
