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
upCosmos.com
