C’è in giro un pianeta “strano”, che gira intorno a una stella morta in meno di 8 ore: la gravità lo schiaccia come un limone, le temperature toccano i 2000 gradi. E nell’atmosfera? Solo carbonio ed elio, niente ossigeno, niente azoto, niente acqua. PSR J2322-2650b è il primo esopianeta che il James Webb ha fotografato lasciando gli scienziati senza parole.
“È un tipo di atmosfera di carbonio che nessuno ha mai visto prima”, dice Michael Zhang dell’Università di Chicago dopo aver analizzato i dati. I modelli di formazione planetaria che usiamo da decenni non funzionano qui. È come se avessimo scovato un animale che respira elio invece di ossigeno.
Quando un gigante gassoso diventa un enigma
Lo studio, pubblicato su The Astrophysical Journal Letters, descrive un esopianeta grande quanto Giove ma completamente diverso da qualsiasi gigante gassoso conosciuto. Orbita intorno a una pulsar millisecondo, una stella di neutroni che ruota centinaia di volte al secondo e sputa radiazioni gamma come un faro impazzito.
La distanza? Appena 1,6 milioni di chilometri dalla pulsar. Per capirci: la Terra sta a 150 milioni di km dal Sole. Qui un anno dura 7,8 ore. E la gravità della stella tira il pianeta così forte da allungarlo in una forma ovoidale, quasi comica se non fosse reale.
Il telescopio James Webb ha usato lo strumento NIRSpec per analizzare l’atmosfera dell’esopianeta durante un’intera orbita. Le temperature oscillano tra 650°C nelle zone più “fredde”, per modo di dire, e oltre 2000°C in quelle esposte alla radiazione diretta.
L’atmosfera è composta quasi interamente da elio e carbonio molecolare (C₂ e C₃), senza tracce significative di ossigeno o azoto.
Nuvole di fuliggine e pioggia di diamanti
Le condizioni su questo esopianeta sono così estreme che generano fenomeni mai osservati prima. Gli scienziati ipotizzano che negli strati superiori dell’atmosfera galleggino nuvole di fuliggine carboniosa. Più in profondità, dove la pressione aumenta, il carbonio puro potrebbe cristallizzarsi formando diamanti che fluttuano nell’elio.
“Quando abbiamo scaricato i dati, la nostra reazione collettiva è stata: che diavolo è questa roba?”, ha raccontato Peter Gao del Carnegie Earth and Planets Laboratory.
“È completamente diverso da quello che ci aspettavamo.”
Il problema è semplice da spiegare: il carbonio molecolare, a quelle temperature, dovrebbe legarsi immediatamente con ossigeno e azoto per formare composti stabili. Ma qui non succede. Non ci sono ossigeno e azoto in quantità rilevabili. Come se qualcosa impedisse a questi elementi di raggiungere gli strati superiori dell’atmosfera.
Un sistema “vedova nera” anomalo
PSR J2322-2650b fa parte di quello che gli astronomi chiamano un sistema black widow, dove una pulsar consuma lentamente il suo compagno stellare attraverso radiazioni e venti di particelle. Solo che in questo caso il compagno non è una stella, ma un pianeta. E questo solleva domande ancora più complicate.
I ricercatori hanno provato a verificare se l’esopianeta fosse ciò che resta di una stella più grande, erosa dalla pulsar nel corso di milioni di anni. Ma anche questa ipotesi non regge: nessun processo nucleare stellare conosciuto può produrre quelle quantità di carbonio puro senza ossigeno.
Scheda dello Studio
- Ente di ricerca: Università di Chicago, Carnegie Earth and Planets Laboratory, Stanford University
- Ricercatori principali: Michael Zhang, Peter Gao, Roger Romani
- Anno: 2025
- Rivista: The Astrophysical Journal Letters
- DOI: 10.3847/2041-8213/ae157c
- TRL: 9 – Osservazioni astronomiche confermate e pubblicate
Cosa non sappiamo (ed è parecchio)
Ogni teoria sulla formazione di questo esopianeta si scontra con qualche fatto incompatibile. Non può essersi formato come un pianeta normale in un disco protoplanetario, perché la pulsar non ne ha uno. Non può essere il resto di una stella erosa, perché la composizione chimica non torna. E non può spiegarsi con nessun modello intermedio che conosciamo.
Roger Romani di Stanford ha proposto un’ipotesi affascinante: forse carbonio e ossigeno si mescolano nell’interno del pianeta e, quando la temperatura scende, cristallizzano separatamente. I cristalli di carbonio puro, più leggeri, galleggiano verso l’alto e si mescolano con l’elio. Ma anche questo richiede che qualcosa tenga lontani ossigeno e azoto dagli strati superiori. E non sappiamo cosa.
“Va bene non sapere tutto”, ha detto Romani con un sorriso. “Non vedo l’ora di scoprire di più sulla stranezza di questa atmosfera. È fantastico avere un enigma da risolvere.”
Il James Webb continua a mostrarci mondi che non dovrebbero esistere. PSR J2322-2650b è solo l’ultimo della lista. Tra i 6000 esopianeti scoperti finora, questo è l’unico gigante gassoso in orbita attorno a una pulsar. E l’unico con un’atmosfera così ricca di carbonio.
Magari tra vent’anni qualche modello riuscirà a spiegarlo. Oppure scopriremo che serve una fisica nuova, regole diverse per ambienti estremi che non immaginiamo ancora.
