Exoplanetas - Noticias sueltas

I. La NASA encuentra una gran cantidad de agua en la atmósfera de un exoplaneta.

Al igual que los detectives estudian las huellas dactilares para identificar al culpable, los científicos utilizaron los telescopios espaciales Hubble y Spitzer de la NASA para encontrar las "huellas dactilares" de agua en la atmósfera de un exoplaneta de masa similar a Saturno, caliente e hinchado a unos 700 años luz de distancia. En él se  encontró gran cantidad de agua en su atmósfera. De hecho, el planeta, conocido como WASP-39b, tiene tres veces más agua en suspensión que Saturno. El exoplaneta orbita a WASP-39 cada 4 días, su estrella anfitriona (está en la constelación de Virgo).

Aunque ningún planeta como este reside en nuestro sistema solar, WASP-39b puede proporcionar nuevos conocimientos sobre cómo y dónde se forman los planetas alrededor de una estrella, dicen los investigadores. Este exoplaneta es tan único que subraya el hecho de que cuantos más astrónomos aprendan sobre la complejidad de otros mundos, más aprenderá sobre sus orígenes. Esta última observación es un paso importante hacia la caracterización de estos mundos.

Utilizando Hubble y Spitzer, los astrónomos analizaron la atmósfera del exoplaneta "un Saturno caliente" WASP-39b, y capturaron el espectro más completo posible de la atmósfera de un exoplaneta con la tecnología actual. Mediante la disección de la filtración de luz de las estrellas a través de la atmósfera del planeta en sus colores componentes, el equipo encontró evidencia clara de vapor de agua. Aunque los investigadores predijeron que verían agua, se sorprendieron por la cantidad de agua encontrada, tres veces más agua que Saturno. Esto sugiere que el planeta se formó más lejos de la estrella, donde fue bombardeado por material helado. Créditos: Concepto del artista: NASA, ESA, G. Bacon y A. Feild (STScI), y H. Wakeford (STScI / Univ. Of Exeter)

"Necesitamos mirar hacia afuera para poder entender nuestro propio sistema solar", explicó la investigadora principal Hannah Wakeford del Space Telescope Science Institute en Baltimore, Maryland, y la Universidad de Exeter en Devon, Reino Unido. "Pero los exoplanetas nos muestran que la formación de planetas es más complicada y más confusa de lo que pensábamos que era. ¡Y eso es fantástico! "

Wakeford y su equipo pudieron analizar los componentes atmosféricos de este exoplaneta, que es similar en masa a Saturno pero profundamente diferente en muchos otros aspectos. Mediante la disección de la filtración de luz de las estrellas a través de la atmósfera del planeta en sus colores componentes, el equipo encontró evidencia clara de agua. Esta agua se detecta como vapor en la atmósfera.

Utilizando Hubble y Spitzer, el equipo ha capturado el espectro más completo posible de la atmósfera de un exoplaneta con la tecnología actual. "Este espectro es hasta ahora el mejor ejemplo que tenemos de cómo es una atmósfera clara de exoplanetas", dijo Wakeford.

"WASP-39b muestra que los exoplanetas pueden tener composiciones muy diferentes a las de nuestro sistema solar", dijo el coautor David Sing de la Universidad de Exeter en Devon, Reino Unido. "Afortunadamente, esta diversidad que vemos en los exoplanetas nos dará pistas para descubrir todas las formas diferentes en que un planeta puede formarse y evolucionar".

Ubicada en la constelación de Virgo, WASP-39b gira alrededor de una estrella silenciosa, similar al Sol, llamada WASP-39, una vez cada cuatro días. El exoplaneta se encuentra actualmente más de 20 veces más cercano a su estrella que la Tierra al Sol. Está bloqueado por mareas, lo que significa que siempre muestra la misma cara que su estrella.

Su temperatura del lado del día es un abrasador 1,430 grados Fahrenheit (776,7 grados Celsius). Los poderosos vientos transportan calor desde el lado diurno alrededor del planeta, manteniendo el lado nocturno permanente casi tan caliente. Aunque se llama "Saturno caliente", no se sabe que WASP-39b tenga anillos. En cambio, tiene una atmósfera hinchada que está libre de nubes a gran altitud, lo que permite a Wakeford y su equipo mirar hacia abajo en sus profundidades.

De cara al futuro, Wakeford espera utilizar el Telescopio Espacial James Webb, cuya inauguración está programada para 2019, para obtener un espectro aún más completo del exoplaneta. Webb podrá dar información sobre el carbono atmosférico del planeta, que absorbe la luz en longitudes de onda infrarrojas más largas de lo que Hubble puede ver. Al comprender la cantidad de carbono y oxígeno en la atmósfera, los científicos pueden aprender aún más sobre dónde y cómo se formó este planeta.

II. Una súper-Tierra en Piscis podría ser una de las más masivas jamás descubiertas. Es solo un poco más grande que la Tierra, pero pesa alrededor de ocho veces más.

Tres planetas, todos un poco más grandes que la Tierra de diámetro, orbitan una estrella llamada GJ 9827, a unos 100 años luz de distancia en la constelación de Piscis. Un estudio del planeta descubrió que, aunque todos son similares en tamaño a nuestro planeta natal, es una de las super-Tierras más masivas encontradas hasta la fecha.

La misión Kepler / K2 de la NASA, que busca exoplanetas en tránsito, descubrió los trillizos, llamados GJ 9827b, c, y d. Según los hallazgos generales de Kepler, los planetas del tamaño de la super-Tierra (que tienen masas más grandes que la Tierra pero más pequeños que Urano y Neptuno) son los más comunes en la Vía Láctea. Sin embargo, no existen planetas de este tamaño dentro de nuestro sistema solar. Un grupo de investigadores, dirigido por Johanna Teske de la Carnegie Institution for Science, se propuso determinar por qué al aprender más sobre el entorno en el que se formaron estos planetas.

Las Súper-Tierras tienen masas que son más grandes que la Tierra pero más pequeñas que Urano y Neptuno. La imagen compara el tamaño de la Tierra (izquierda), una super-Tierra (centro) y Neptuno (derecha).

El primer paso para comprender su formación es determinar sus composiciones. ¿Son rocosos, como la Tierra, o tienen núcleos más pequeños rodeados de grandes sobres gaseosos, como el gigante de hielo Neptuno? Para descubrirlo, los investigadores necesitaron establecer sus densidades aparentes midiendo sus masas y radios.

Pero "generalmente, si se detecta un planeta en tránsito, lleva meses o más un año o más reunir suficientes observaciones para medir su masa", explicó Teske en un comunicado de prensa.. Afortunadamente, los científicos de Carnegie ya habían estado observando GJ 9827 con su espectrógrafo de búsqueda de planetas (PFS) en el Telescopio Magellan II en Chile, y tenían los datos a mano. "Debido a que GJ 9827 es una estrella brillante, casualmente lo tenemos en el catálogo de estrellas que los astrónomos de Carnegie han estado monitoreando para planetas desde 2010. Esto fue exclusivo de PFS", dijo Teske.

Los investigadores usaron los datos de PFS para comparar los radios de los planetas con los de la Tierra, y encontraron que el planeta b es 1.64 veces más grande, el planeta c es 1.29 veces más grande y el planeta d es 2.08 veces más grande. Con base en esto, pudieron probar una tendencia observada entre exoplanetas: si el radio de un planeta es más de 1,7 veces el de la Tierra, tiende a ser un gigante de hielo, y si es más pequeño, tiende a ser rocoso. Los investigadores han sugerido que un proceso llamado fotoevaporación podría ser la causa de esta tendencia. La fotoevaporación libera a un planeta de su envoltura de compuestos volátiles (elementos con puntos de ebullición bajos, como hidrógeno, dióxido de carbono y agua), dejando atrás un núcleo rocoso y un radio más pequeño. Sin embargo, se necesita más investigación para corroborar esta teoría, y su rango único de tamaños arroja los planetas de GJ 9827 en una zona única para la comparación.

Al evaluar la masa de los planetas, PFS descubrió que el planeta b pesa alrededor de ocho veces más que la Tierra, colocándolo entre las super-Tierras más densas y masivas jamás encontradas. Se cree que el planeta tiene alrededor del 50 por ciento de plomo, lo que ayudaría a explicar su gran masa. Aunque los investigadores no confían tanto en las mediciones de otros planetas, estiman que los planetas c y d tienen masas dos veces y media y cuatro veces mayores que la de la Tierra, respectivamente. La relación radio-masa dek Planeta d sugiere que tiene una envoltura volátil prominente, como se esperaba, pero la relación del planeta c deja a los investigadores inseguros.

Aunque se necesitan investigaciones adicionales para determinar definitivamente sus composiciones, las tres súper-Tierras servirán como herramientas para los astrónomos que buscan comprender la formación y evolución de planetas de tamaño similar al nuestro. Los investigadores esperan utilizar el muy esperado Telescopio Espacial James Webb de la NASA para estudiar los planetas con más detalle y obtener información sobre el misterio de su origen.

III. Un planeta excéntrico se desliza sobre una estrella gigante.

En las primeras etapas de la ciencia de exoplanetas, era fácil suponer que todos los sistemas alrededor de otras estrellas serían similares a nuestro propio sistema solar: mundos rocosos cercanos, gigantes de gas más alejados, y todos con órbitas coplanarias y de baja excentricidad.

Sin embargo, al observar los primeros exoplanetas y al conocer sus propiedades, rápidamente se hizo evidente que la mayoría de los otros sistemas no se parecen a los nuestros. Cuantos más exoplanetas observamos, más nos damos cuenta de la diversidad de los sistemas planetarios, con composiciones planetarias, masas y órbitas diferentes a las del sistema solar.

La impresión del artista de un exoplaneta gigante gaseoso que pasa cerca de la superficie de su estrella anfitriona. El exoplaneta descubierto recientemente HD 76920b pasa dentro de 4 radios estelares de la superficie de su anfitrión en su órbita.

ESA, NASA, G. Tinetti (University College de Londres, Reino Unido y ESA) y M. Kornmesser (ESA / Hubble)

Órbita de HD 76920b, orientada correctamente y superpuesta con las órbitas de los planetas interiores del sistema solar a escala. Se muestra que un cometa y un asteroide de nuestro sistema solar tienen órbitas relativamente excéntricas.

Wittenmyer et al. 2017

Un ejemplo de la diversidad de algunos de los sistemas planetarios descubiertos por la misión Kepler. NASA

Algunos sistemas son más fáciles de estudiar que otros. Dado que las técnicas de detección y caracterización de exoplanetas se basan en buscar la huella de los planetas en las señales estelares, se prefieren los sistemas que consisten en una estrella pequeña y un gran planeta. Por esta razón, los exoplanetas que orbitan estrellas solares o enanas son especialmente bien estudiados, pero no tenemos casi tanta información sobre planetas que orbitan alrededor de estrellas masivas y calientes.

Para combatir esta falta de datos, varios equipos han comenzado encuestas que apuntan especialmente a estrellas evolucionadas y masivas. Uno de estos se conoce como Pan-Pacific Planet Search, una encuesta que utiliza el Telescopio Anglo-Australiano de 3,9 m en Australia para estudiar los espectros de las subgigantes ricas en metales en el hemisferio sur. Entre los descubrimientos recientes de esta encuesta, se encuentra un planeta en órbita alrededor del HD 76920 (en la constelación de Volans a 108 años luz de nuestro sistema solar), publicado recientemente en una revista dirigida por Robert Wittenmyer (Universidad del Sur de Queensland y Universidad de Nueva Gales del Sur, Australia).

Excentricidad orbital contra la distancia del periastrón del planeta para los 116 planetas confirmados que orbitan estrellas gigantes. HD 76920b, el más excéntrico de ellos, se muestra con el punto rojo. Robert A. Wittenmyer et al. 2017.

Wittenmyer y colaboradores realizaron una espectroscopía de seguimiento con dos telescopios adicionales para confirmar las propiedades de HD 76920. El equipo informa que HD 76920b - un planeta gigante de quizás 4 masas de Júpiter, con un período de 415 días y una excentricidad de  e = 0,86 - es el planeta más excéntrico jamás descubierto que orbita una estrella gigante.

¿Cómo logró HD 76920b su órbita extrema? La explicación de ir a esa órbita es la influencia gravitatoria de un compañero estelar masivo distante, y sin embargo, los autores no encuentran evidencia en sus observaciones de una segunda estrella en el sistema. En cambio, el equipo sugiere que HD 76920b llegó a su órbita actual a través de interacciones de dispersión planeta-planeta más temprano en la vida del sistema.

La impresión del artista de un planeta envuelto por su estrella anfitriona. NASA / ESA / G. Tocino

Por último, Wittenmyer y sus colaboradores usan el modelado para explorar el futuro de HD 76920b. La órbita de este planeta ya es tan extrema que casi roza la superficie de su huésped, sumergiéndose dentro de 4 radios estelares de la superficie de la estrella en su punto más cercano. Los autores muestran que el planeta será engullido por su huésped en una escala de tiempo de ~ 100 millones de años debido a una combinación del radio de expansión de la estrella y las interacciones de las mareas.

Reunir más observaciones de este planeta extremo y buscar otras similares nos ayudará a seguir aprendiendo sobre la formación y la evolución de los diversos sistemas planetarios que alberga nuestro universo.

Fuente

Amber Jorgenson – Astronomy Magazine

NASA, ESA, G. Bacon y A. Feild (STScI), y H. Wakeford (STScI / Univ. Of Exeter)

ESA, NASA, G. Tinetti (University College de Londres, Reino Unido y ESA) y M. Kornmesser (ESA / Hubble)

NASA/Robert A. Wittenmyer.

NASA / ESA / G. Tocino

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