Rilevazione di molecole nell'atmosfera di due pianeti giganti caldi transitanti con la spettroscopia ad alta risoluzione

In trent'anni di scoperte e caratterizzazioni di esopianeti, ancora poco si sa riguardo i processi di formazione ed evoluzione degli stessi, e lo studio delle atmosfere è fondamentale per ottenerne una maggiore comprensione. Infatti, la composizione dell'atmosfera esoplanetaria è un tracciante della storia di formazione ed evoluzione planetaria, in quanto essa è ciò che rimane del gas del disco protoplanetario in cui si è generato il pianeta. Per indagare le atmosfere si utilizzano due tecniche: la spettroscopia a bassa risoluzione (missioni spaziali, R~1000) e quella ad alta risoluzione (da terra, R > 20000). Quest'ultima ha dimostrato di essere molto efficace per la caratterizzazione delle atmosfere dei pianeti extrasolari di breve periodo osservati in transito: le bande di assorbimento delle molecole sono risolte in migliaia di linee individuali, così le specie possono essere identificate in modo robusto attraverso la cross-correlazione delle righe spettrali con modelli sintetici di atmosfere planetarie. Nel mio lavoro di tesi, mi sono focalizzata in particolare sulla ricerca delle 7 molecole dominanti (vapore acqueo H2O, acido cianidrico HCN, monossido di carbonio CO, acetilene C2H2, metano CH4, anidride carbonica CO2 e ammoniaca NH3), nelle atmosfere di due pianeti giganti caldi (temperatura di equilibrio > 700 K). I dati utilizzati sono quelli acquisiti dallo spettrografo infrarosso (0.9-2.5 µm) GIANO-B montato al Telescopio Nazionale Galileo (La Palma, Spagna). La pipeline sviluppata permette innanzitutto di correggere le instabilità strumentali, che comportano uno spostamento degli spettri (se misurato in velocità può essere considerato uno spostamento Doppler apparente), e di calibrare gli spettri in lunghezza d'onda. A ciò segue la rimozione della componente stazionaria dello spettro (righe telluriche), lasciando invece intatto il segnale planetario, il quale è spostato in velocità radiale durante il transito a causa della variazione del moto orbitale del pianeta. Infine, l'estrazione del segnale planetario avviene cross-correlando gli spettri residui con i modelli sintetici di atmosfera relativi alle singole molecole. Per il pianeta HD 189733 b sono state identificate H2O, HCN, C2H2, CH4, CO2 e NH3 con una significatività compresa tra 5.3 e 10.6 sigma mentre per il pianeta HAT-P-11 b sono state identificate H2O, HCN, CO e CO2 con significatività tra 4.8 e 7.6 sigma.