HD 189733 b: il bellissimo pianeta blu in cui piove vetro fuso orizzontalmente a 7000 km/h
Se un viaggiatore interstellare osservasse da lontano il sistema planetario situato a circa 64,5 anni luce dalla Terra, nella costellazione della Volpetta, il suo sguardo verrebbe immediatamente catturato da una sfera di uno splendido colore blu cobalto intenso.
Nella mente umana, quella specifica tonalità cromatica evoca istintivamente l’immagine rassicurante della nostra Terra — il celebre Pale Blue Dot fotografato dalla sonda Voyager — suggerendo la presenza di vasti oceani placidi, atmosfere respirabili e nubi d’acqua candida.
Nulla, nell’intero universo conosciuto, potrebbe essere più ingannevole e letale. Quel mondo dall’aspetto così familiare e pacifico è in realtà l’esopianeta HD 189733 b, uno degli inferni meteorologici più violenti, estremi e inospitali mai catalogati dall’astrofisica moderna.
Scoperto il 5 ottobre 2005 da un team di astronomi francesi guidato da François Bouchy presso l’Osservatorio dell’Alta Provenza, questo corpo celeste non ha assolutamente nulla in comune con i pianeti rocciosi dotati di mari liquidi. Avvicinarsi alla sua atmosfera significherebbe immergersi in un incubo termodinamico in cui qualsiasi sonda spaziale verrebbe vaporizzata e fatta a pezzi in pochi istanti.
Dietro il suo affascinante manto azzurro, HD 189733 b nasconde una fornace atmosferica spazzata da venti ipersonici a oltre 7.000 chilometri orari, all’interno dei quali non cade acqua, bensì una pioggia incessante di schegge di vetro fuso sparate orizzontalmente.
L’identikit di HD 189733 b
Per comprendere la fisica brutale che governa HD 189733 b, è necessario analizzare la sua architettura orbitale e strutturale. Questo mondo alieno appartiene alla classe degli esopianeti noti come “Gioviani Caldi” (Hot Jupiters), giganti gassosi con masse e dimensioni paragonabili o superiori a quelle del nostro Giove, ma collocati su orbite mostruosamente strette attorno alla propria stella madre, una nana arancione di sequenza principale catalogata come HD 189733 A.
Mentre Giove orbita placidamente a oltre 778 milioni di chilometri dal Sole impiegando quasi 12 anni terrestri per completare una rivoluzione, HD 189733 b sfreccia a una distanza media di appena 4,5 milioni di chilometri dalla sua stella — meno di un trentesimo della distanza che separa la Terra dal Sole (circa 0,031 Unità Astronomiche).
A causa di questa vicinanza estrema alla fornace stellare, l’anno su HD 189733 b dura appena 2,2 giorni terrestri (circa 53 ore), costringendo il pianeta a muoversi lungo la sua orbita a una velocità folle di oltre 152 chilometri al secondo.
Con una massa superiore di circa il 16% rispetto a quella di Giove e un raggio più grande del 14% (gonfiato proprio dall’intenso irraggiamento termico stellare), HD 189733 b rappresenta una vera e propria “Stele di Rosetta” per la scienza degli esopianeti.
Poiché la sua orbita è perfettamente allineata con la nostra linea di vista dalla Terra, il pianeta transita regolarmente davanti al disco della sua stella luminosa e scompare dietro di essa.
Questa geometria favorevole, unita alla relativa vicinanza del sistema solare ospite, ha reso HD 189733 b uno degli esopianeti più studiati della storia, permettendo ai telescopi spaziali Hubble, Spitzer e James Webb di sezionare strato per strato la sua atmosfera letale.
La trappola della rotazione sincrona di HD 189733 b: il giorno eterno e la notte perenne
Quando un pianeta gigante orbita così vicino alla propria stella, le immense forze di marea gravitazionale esercitate dall’astro agiscono come un freno meccanico sulla rotazione del pianeta stesso.
Nel giro di pochi milioni di anni dalla sua formazione, HD 189733 b ha subito il fenomeno del blocco mareale (tidal locking), entrando in rotazione sincrona esattamente come fa la Luna con la Terra.
Ciò significa che il pianeta impiega esattamente lo stesso tempo per ruotare sul proprio asse e per compiere un’orbita completa attorno alla stella, rivolgendole perennemente la stessa identica faccia.
Questa configurazione divide brutalmente HD 189733 b in due emisferi inconciliabili: un lato diurno condannato a un mezzogiorno eterno e rovente, e un lato notturno sprofondato in un’oscurità gelida e senza fine.
Nel 2007, utilizzando il telescopio spaziale a infrarossi Spitzer della NASA, gli astrofisici sono riusciti nell’impresa storica di realizzare la prima “mappa termica” mai ottenuta per un pianeta extrasolare, proprio osservando HD 189733 b.
I dati radiometrici hanno rivelato che l’emisfero diurno, bombardato ininterrottamente dalla radiazione stellare e dai brillamenti a raggi X, raggiunge temperature infernali comprese tra i 930 °C e i 1.200 °C. Al contrario, l’emisfero notturno, pur non ricevendo mai un singolo fotone diretto dalla stella, mantiene comunque temperature medie attorno ai 650 °C.
L’esistenza di un lato notturno così caldo dimostra che l’atmosfera di HD 189733 b possiede un meccanismo di ridistribuzione del calore incredibilmente violento ed efficiente, innescato dal mostruoso gradiente di pressione tra il giorno e la notte.
L’inganno del blu cobalto: quando il colore non significa oceano
Per lungo tempo, l’aspetto visivo reale degli esopianeti nel campo della luce visibile (quella percepibile dall’occhio umano) è rimasto un mistero, poiché le osservazioni si concentravano prevalentemente nell’infrarosso.
Nel 2013, tuttavia, un team internazionale guidato da Frédéric Pont ha utilizzato lo spettrografo STIS a bordo del Telescopio Spaziale Hubble per misurare l’albedo e lo spettro di luce riflessa di HD 189733 b prima, durante e dopo la sua eclissi secondaria (il momento in cui il pianeta passa dietro la stella).
Sottraendo la luce pura della stella da quella combinata del sistema, gli scienziati hanno isolato i fotoni riflessi unicamente dall’atmosfera planetaria, scoprendo che l’intensità luminosa calava drasticamente nella parte blu dello spettro quando il pianeta si nascondeva dietro l’astro.
Per la prima volta nella storia dell’astronomia è stato determinato il vero colore di un esopianeta: visto dallo spazio, HD 189733 b appare come una brillante biglia di colore blu cobalto profondo, straordinariamente simile alla Terra.
Tuttavia, la fisica ottica alla base di questo colore è diametralmente opposta a quella terrestre. Sulla Terra, il blu è generato dallo scattering di Rayleigh delle molecole d’aria nell’atmosfera e dall’assorbimento delle lunghezze d’onda rosse da parte dell’acqua oceanica.
Su HD 189733 b, dove non esiste alcuna superficie solida né tantomeno acqua liquida, il colore azzurro è il risultato di una densa foschia ad alta quota carica di particelle minerali incandescenti.
L’atmosfera del pianeta è permeata da nubi di silicati condensati — essenzialmente minuscoli granelli di vetro liquido e solido — che assorbono la luce rossa della stella e diffondono selettivamente la luce blu nello spazio tramite lo scattering di Mie e di Rayleigh.
Venti a Mach 7 e pioggia di silicati: la fisica del vetro fuso orizzontale di HD 189733 b
L’interazione tra la chimica dei silicati e la dinamica atmosferica estrema genera il fenomeno più celebre e terrificante di HD 189733 b.
Nel 2015, un gruppo di ricercatori dell’Università di Warwick, guidato da Tom Louden, ha utilizzato lo spettrografo ad alta risoluzione HARPS (installato sul telescopio dell’ESO a La Silla, in Cile) per misurare l’effetto Doppler delle linee di assorbimento del sodio sui bordi opposti del pianeta durante il transito.
Il risultato ha lasciato sbigottiti i meteorologi planetari: per tentare di colmare la differenza di temperatura di oltre 500 gradi tra l’emisfero diurno e quello notturno, le masse di gas atmosferico si spostano dal lato illuminato a quello buio generando una corrente a getto equatoriale super-rotante di proporzioni bibliche.
Sulla fascia equatoriale di HD 189733 b soffiano venti costanti a velocità comprese tra i 7.000 e gli 8.700 chilometri all’ora (oltre 2 chilometri al secondo), una velocità sette volte superiore a quella del suono nell’aria terrestre e venti volte più rapida del più devastante uragano mai registrato sul nostro pianeta.
A temperature prossime ai 1.000 °C nell’alta atmosfera, elementi chimici pesanti come il silicio, il magnesio e l’ossigeno non rimangono intrappolati nel nucleo profondo come avviene su Giove, ma fluttuano sotto forma di vapore.
Quando queste correnti d’aria roventi vengono spinte dai venti ipersonici verso le regioni leggermente più fredde del terminatore (la linea di confine tra giorno e notte) e dell’emisfero notturno, i vapori di silicato (come l’enstatite, $\text{MgSiO}_3$, e la forsterite, $\text{Mg}_2\text{SiO}_4$) condensano improvvisamente in goccioline liquide e cristalli microscopici.
In queste condizioni di pressione e temperatura, il silicato condensato non è altro che vetro fuso: invece di gocce d’acqua, dalle nubi di HD 189733 b precipita una tempesta perenne di frammenti di vetro incandescente.
Poiché la forza di trascinamento aerodinamico dei venti a 7.000 km/h supera di gran lunga la velocità di caduta verticale dovuta alla gravità planetaria, questa pioggia letale non cade mai verso il basso in linea retta.
Le gocce e le schegge di vetro fuso vengono letteralmente sparate in orizzontale attraverso il cielo come proiettili ipersonici, trasformando l’intera atmosfera di HD 189733 bin una gigantesca sabbiatrice planetaria capace di triturare qualsiasi materiale solido.
Man mano che questi proiettili di vetro sprofondano negli strati inferiori più densi e caldi dell’involucro gassoso, oppure vengono riportati dal vento sul lato diurno, evaporano nuovamente allo stato gassoso, alimentando un ciclo idrologico infernale senza fine.
Le rivelazioni del James Webb: puzza di uova marce e metalli pesanti su HD 189733 b
Se il quadro tracciato da Hubble e dai telescopi terrestri sembrava già al limite dell’immaginazione, l’entrata in scena del Telescopio Spaziale James Webb (JWST) ha aggiunto un ulteriore, inaspettato livello di dettaglio chimico.
Nel 2024, un team di astrofisici guidato da Guangwei Fu della Johns Hopkins University ha puntato lo strumento NIRCam del James Webb verso HD 189733 b, analizzando lo spettro di trasmissione infrarosso con una precisione mai raggiunta prima.
Oltre a confermare la presenza di vapore acqueo, monossido di carbonio ($\text{CO}$), anidride carbonica ($\text{CO}_2$) e una sorprendente scarsità di metano ($\text{CH}_4$), gli strumenti del Webb hanno individuato per la prima volta nella storia su un esopianeta fuori dal Sistema Solare una molecola fondamentale: il solfuro di idrogeno ($\text{H}_2\text{S}$).
Il solfuro di idrogeno è lo stesso gas tossico emesso dalle eruzioni vulcaniche e dalla decomposizione organica sulla Terra: ciò significa che se un essere umano potesse miracolosamente sopravvivere alla pioggia di vetro e ai 1.000 gradi di temperatura per annusare l’aria di HD 189733 b, avvertirebbe un insopportabile fetore di uova marce.
Dal punto di vista strettamente astrofisico, questa scoperta non è una semplice curiosità olfattiva, ma un tassello cruciale per comprendere la nascita dei pianeti.
Lo zolfo è un elemento chimico fondamentale per la costruzione dei nuclei planetari. Le misurazioni del James Webb hanno dimostrato che l’atmosfera di HD 189733 b possiede una “metallicità” (ovvero una concentrazione di elementi più pesanti dell’idrogeno e dell’elio, come carbonio, ossigeno e zolfo) da tre a cinque volte superiore a quella della sua stella madre.
Questo dato ricalca esattamente quanto osservato su Giove e Saturno, confermando che durante la sua formazione miliardi di anni fa, HD 189733 b ha inglobato enormi quantità di planetesimi ghiacciati e rocciosi ricchi di zolfo prima di migrare verso l’interno, fino alla sua attuale orbita suicida.
Un’atmosfera in fuga: l’evaporazione cosmica
Come se i venti a Mach 7, le piogge di vetro orizzontali e i gas solforosi non bastassero, HD 189733 b è anche protagonista di una drammatica lotta per la sopravvivenza contro la propria stella.
La nana arancione attorno a cui orbita è una stella giovane e magneticamente molto più attiva e turbolenta del nostro Sole. Quando il pianeta le sfreccia davanti a soli 4,5 milioni di chilometri di distanza, viene investito da un uragano di radiazioni ultraviolette estreme (EUV) e potenti brillamenti a raggi X.
Le osservazioni condotte nell’ultravioletto hanno svelato che questo bombardamento energetico riscalda gli strati più esterni dell’esosfera del pianeta a decine di migliaia di gradi, fornendo agli atomi di idrogeno la velocità di fuga necessaria per vincere la gravità planetaria.
HD 189733 b sta letteralmente evaporando nello spazio: ogni singolo secondo, la furia radiativa della stella strappa via dall’atmosfera del pianeta tra le 100.000 e le 600.000 tonnellate di gas idrogeno, creando una gigantesca coda cometaria invisibile che si estende dietro il gigante gassoso.
Sebbene il tasso di perdita di massa sia impressionante su scala umana, l’immensa riserva di gas di un pianeta più massiccio di Giove gli impedirà di essere completamente scorticato nel breve periodo, evitando per ora di trasformarsi nel nucleo nudo di un pianeta ctonio.
Tuttavia, HD 189733 b rimane il monumento definitivo a quanto la natura del cosmo possa essere aliena e spietata: un gioiello di zaffiro sospeso nel buio che ci ricorda come, nell’esplorazione dell’universo, la bellezza più pura possa spesso coincidere con la violenza fisica più assoluta.
