Un pianeta di lava che dovrebbe essere roccia nuda riflette il 74% della luce stellare

Il James Webb Space Telescope ha scoperto che un pianeta roccioso ricoperto di roccia fusa, arroventato dalla vicinanza alla sua stella tanto che un suo anno dura meno di metà di un giorno terrestre, riflette la luce quasi quanto Venere. Webb ha seguito il pianeta per quasi tutta la sua orbita e lo ha visto rimandare indietro la maggior parte della luce stellare che lo colpisce, invece di assorbirla.

Questo non dovrebbe accadere. La lava è scura e ci si aspettava che un piccolo mondo roccioso sottoposto a una radiazione tanto intensa avesse perso la propria atmosfera molto tempo fa, restando una sfera nera e bruciata. Un pianeta luminoso significa che sopra il magma c’è qualcosa: un’atmosfera spessa, probabilmente con nubi riflettenti formate dalla roccia evaporata dalla superficie.

Questo rende TOI-561 b uno dei casi più solidi finora di pianeta roccioso esterno al Sistema solare che ha conservato un’atmosfera. JWST ha esaminato una serie di piccoli mondi rocciosi, per lo più attorno a stelle nane rosse, trovando prevalentemente roccia nuda. Qui, il pianeta che aveva meno ragioni per possedere un’atmosfera sembra essere proprio quello che l’ha mantenuta.

Lo studio, guidato da Samuel Boucher dell’Université de Montréal con Lisa Dang dell’University of Waterloo nel ruolo di responsabile del progetto, appare su The Astronomical Journal. «La nostra scoperta mette in discussione le teorie attuali», ha affermato la coautrice Anjali Piette dell’University of Birmingham. «Ci aspetteremmo che un pianeta roccioso fortemente irradiato come TOI-561 b avesse perso la sua atmosfera miliardi di anni fa».

Come Webb ha pesato la luce di un pianeta che non può vedere

Webb non può fotografare TOI-561 b, perso nel bagliore della sua stella a circa 280 anni luce di distanza, nella costellazione del Sestante. Può però misurare con estrema precisione il bagliore infrarosso combinato della stella e del pianeta e osservare come questo bagliore cambi mentre il pianeta ruota.

Il pianeta è quasi certamente in rotazione sincrona, con una faccia in luce permanente e l’altra in notte permanente. Mentre orbita, Webb vede una porzione maggiore del lato diurno caldo, poi una porzione maggiore del lato notturno. Quando il pianeta passa dietro la stella, la sua luce scompare e l’entità di quel calo fornisce direttamente il bagliore del lato diurno. Questa crescita e diminuzione lungo un’orbita è chiamata curva di fase.

Il team ha puntato lo strumento NIRSpec di Webb sul sistema per circa 37 ore senza interruzioni, coprendo quasi quattro orbite, a lunghezze d’onda infrarosse comprese approssimativamente tra 3 e 5 micrometri. Il lato diurno del pianeta aggiunge soltanto poche decine di parti per milione alla luce della stella. Per isolarlo, i ricercatori hanno inoltre modellato la granulazione, il lento schema di ebollizione sulla superficie stellare che fa scintillare la sua luminosità.

«Questa tecnica, nota come curva di fase, ha rivelato che il pianeta riflette una quantità significativa della luce della sua stella e che il calore viene ridistribuito attorno al pianeta, anziché restare solo sul lato illuminato», ha detto Dang. «Insieme, questi elementi indicano la presenza di un’atmosfera».

Perché i numeri escludono la roccia nuda

L’argomentazione si basa su un bilancio energetico. Una roccia nuda e scura a questa distanza, che assorbisse tutto e non trasferisse calore al lato notturno, dovrebbe avere un lato diurno vicino a 3.200 kelvin, circa 2.900 gradi Celsius. Webb ha misurato circa 2.050 kelvin sul lato diurno, prossimi a 1.780 gradi Celsius, e all’incirca 1.090 kelvin sul lato notturno, attorno a 820 gradi Celsius. La roccia nuda non ha modo di riscaldare la sua notte permanente.

Il lato notturno non è comunque abbastanza caldo da spiegare l’energia mancante, quindi la maggior parte di essa deve essere riflessa prima di venire assorbita. Da questo bilancio il team ricava un’albedo di Bond, la quota di luce stellare incidente che un pianeta rimanda nello spazio, di circa 0,74, con un margine di circa un decimo. Venere, avvolta da nubi di acido solforico, si colloca attorno a 0,77, la Terra attorno a 0,3 e la Luna attorno a 0,1. I test di laboratorio mostrano che la lava è un cattivo riflettore, quindi ciò che riflette non è il suolo.

Un modello informatico del clima del pianeta ha corroborato questa conclusione. Il team ha testato atmosfere di vapore acqueo, acqua con anidride carbonica e ossigeno quasi puro a pressioni superficiali fino a 10 bar, dieci volte quella terrestre. Una roccia nuda e scura produceva una curva di fase molto più ampia di quella osservata, mentre atmosfere luminose da 1 a 10 bar erano quelle che si avvicinavano di più, indipendentemente dalla miscela di gas. Gli autori sospettano che l’atmosfera reale sia ancora più spessa, poiché la bassa densità del pianeta indica un involucro profondo e uno strato sottile non sopravviverebbe a miliardi di anni di questa radiazione.

Nubi fatte della stessa materia della sabbia

I riflettori più probabili sono nubi di minerali silicatici, la famiglia che comprende il quarzo e la sabbia comune. Il lato diurno è abbastanza caldo da vaporizzare roccia dall’oceano di magma e, là dove l’aria si raffredda, vicino al margine del lato diurno, quel vapore può condensare in granelli di biossido di silicio e silicato di magnesio, che diffondono la luce con grande efficienza alle lunghezze d’onda usate da Webb.

Il team ha esaminato il caso più estremo, un pianeta che non riflette nulla e che quindi possiede il lato diurno più caldo possibile. Le nubi si sono comunque formate sul lato mattutino, sufficienti da sole a produrre un’albedo di Bond di circa 0,24. Ciò suggerisce un meccanismo di retroazione: le nubi raffreddano il lato diurno, l’aria più fredda consente la formazione di altre nubi e il pianeta diventa ancora più luminoso. Deviando la luce, le nubi riducono anche l’energia che spinge i gas verso lo spazio, agendo come una protezione solare per l’atmosfera stessa. Un effetto simile è stato proposto per il Nettuno caldo LTT 9779 b, uno degli esopianeti più riflettenti conosciuti.

Ciò che non risolve

Nessuno sa di che cosa sia composta l’atmosfera. Potrebbe essere una densa coltre di anidride carbonica, una Venere molto più calda, oppure ricca di diossido di zolfo come i gas emessi dalla luna vulcanica di Giove, Io. I modelli climatici si adattano quasi altrettanto bene a miscele ricche d’acqua e ricche d’ossigeno, e gli autori rinunciano a stabilire una graduatoria.

Anche i due rivelatori NIRSpec non concordano. Uno mostra il punto più caldo spostato a ovest rispetto a dove lo prevedono i modelli, l’altro un lato notturno più freddo di quanto riesca a riprodurre qualsiasi modello. Il team afferma che ciò potrebbe dipendere da residui della variabilità stellare, da derive note in uno dei rivelatori oppure da differenze reali nelle nubi o nei gas a seconda della lunghezza d’onda. Le temperature si basano su una stretta finestra infrarossa che non coglie il picco del bagliore del pianeta, quindi rappresentano le migliori stime disponibili.

Il problema più profondo è perché l’atmosfera esista affatto. La teoria della fuga atmosferica afferma che una super-Terra così irradiata dovrebbe essere spogliata di tutto. Gli autori elencano quattro vie d’uscita: il pianeta è nato ricco di gas, come un mini-Nettuno; le atmosfere secondarie pesanti fuoriescono molto più lentamente di quelle leggere a idrogeno; il pianeta si è formato più lontano ed è migrato verso l’interno tardi, dopo la fase giovanile più feroce della sua stella; oppure i gas intrappolati all’interno fuso stanno filtrando di nuovo verso l’esterno, con l’oceano di magma che agisce come un vulcano esteso all’intero pianeta. Più di una di queste ipotesi potrebbe essere vera.

Un mondo roccioso con troppo poca roccia

TOI-561 b è il più interno di quattro pianeti conosciuti attorno a una stella leggermente più piccola e più fredda del Sole e di circa 10 miliardi di anni, il doppio dell’età del Sole. Il pianeta ha una larghezza pari a circa 1,4 volte quella della Terra e una massa pari a 2,2 volte quella terrestre, quindi è meno denso della Terra e della maggior parte dei pianeti su orbite così strette, un primo indizio della presenza di uno strato profondo di materiale più leggero. Orbita circa 35 volte più vicino alla sua stella di quanto Mercurio non orbiti attorno al Sole, in circa 10,7 ore, e riceve all’incirca 4.700 volte la luce stellare che riceve la Terra.

Domande comuni su TOI-561 b

Che cos’è TOI-561 b?

Una super-Terra rocciosa a circa 280 anni luce di distanza, larga all’incirca 1,4 volte la Terra. Orbita attorno alla sua stella in circa 10,7 ore, così vicino che si ritiene la sua superficie sia un oceano globale di magma.

TOI-561 b ha un’atmosfera?

Le evidenze dicono di sì. Webb ha misurato un lato diurno molto più freddo di quanto dovrebbe essere quello della roccia nuda e un lato notturno caldo, elementi che insieme richiedono un’atmosfera spessa capace di riflettere la luce e ridistribuire il calore attorno al pianeta.

Un pianeta di lava può avere nubi?

Probabilmente sì. Su TOI-561 b, il vapore di roccia proveniente dall’oceano di magma può condensare in nubi di biossido di silicio e silicato di magnesio dove l’aria del lato diurno si raffredda, e queste nubi sono la principale spiegazione della sua albedo di Bond di circa 0,74.

Qualcosa potrebbe vivere su TOI-561 b?

No. Con un lato diurno vicino a 1.800 gradi Celsius e una superficie di roccia fusa, il pianeta è ben al di fuori di qualsiasi intervallo in cui potrebbe sopravvivere la vita come la conosciamo. Il suo valore risiede in ciò che mostra su come i pianeti rocciosi conservino o perdano la propria atmosfera.

Cosa accadrà ora

Gli stessi dati di Webb includono uno spettro di transito, ossia luce stellare filtrata attraverso l’atmosfera mentre il pianeta passava davanti alla sua stella, che il team analizzerà in un prossimo articolo per sondare lo spessore, la composizione e le nubi dell’atmosfera. I ricercatori stanno inoltre modellando come interno e atmosfera si siano evoluti insieme, per capire quale via di fuga sia più adatta.

Webb ha raccolto la curva di fase nell’arco di due giorni nel maggio 2024, nell’ambito del programma osservativo 3860. Una prima analisi del lato diurno, guidata da Johanna Teske della Carnegie Institution for Science, è stata annunciata nel dicembre 2025 e ha rilevato che il pianeta era troppo freddo per essere roccia nuda. L’articolo sulla curva di fase è stato pubblicato online il 29 settembre 2026 e l’University of Birmingham ha annunciato il risultato il 26 ottobre 2026.

Il test decisivo è una curva di fase con lo strumento nel medio infrarosso MIRI di Webb, che determinerebbe in modo indipendente le temperature dei lati diurno e notturno, risentirebbe meno della variabilità stellare e coprirebbe la banda dei 15 micrometri in cui l’anidride carbonica lascia una forte impronta. «Osservare il pianeta a lunghezze d’onda maggiori con JWST potrebbe offrirci informazioni preziose e contribuire a spiegare come un pianeta così caldo abbia mantenuto un’atmosfera per miliardi di anni», ha detto Dang.

Riferimento: Boucher et al., “A Highly Reflective Atmosphere on the Lava World TOI-561b Revealed by JWST/NIRSpec Phase Curves,” The Astronomical Journal, 2026. DOI: 10.3847/1538-3881/ae9763

Tag: astronomia, James Webb Space Telescope, esopianeti, atmosfere degli esopianeti, pianeta di lava, super-Terra