Aunque el helio es un elemento raro en la Tierra, es ubicuo en el Universo. Es, después del hidrógeno, el componente principal de las estrellas y los planetas gigantes gaseosos. A pesar de su abundancia, el helio solo se detectó recientemente en la atmósfera de un gigante gaseosopor un equipo internacional que incluye astrónomos de la Universidad de Ginebra UNIGE, Suiza. El equipo, esta vez dirigido por investigadores de Ginebra, ha observado en detalle y por primera vez cómo este gas escapa de la atmósfera sobrecalentada de un exoplaneta, literalmente infladocon helio. Los resultados se publican en ciencia .
El helio es el segundo elemento más abundante en el Universo. Predicho desde el año 2000 como uno de los mejores trazadores posibles de las atmósferas de los exoplanetas, estos planetas que orbitan alrededor de otras estrellas además del Sol, les llevó a los astrónomos 18 años detectarlo realmente.fue difícil de detectar debido a la peculiar firma de observación del helio, ubicado en el infrarrojo, fuera del alcance de la mayoría de los instrumentos utilizados anteriormente. El descubrimiento se produjo a principios de este año, gracias a las observaciones del telescopio espacial Hubble, que resultaron difíciles de interpretar.Los miembros del equipo de UNIGE, miembros del Centro Nacional para la Competencia en Research PlanetS, tuvieron la idea de apuntar a otro telescopio equipado con un instrumento nuevo, un espectrógrafo llamado Carmenes.
Detectando colores de planetas con Carmenes
Un espectrógrafo descompone la luz de una estrella en sus colores componentes, como un arco iris. La "resolución" de un espectrógrafo es una medida que indica el número de colores que se pueden revelar. Mientras que el ojo humano no puede distinguir ningún color más allá del rojo sinuna cámara adaptada, el ojo infrarrojo del Hubble es capaz de identificar cientos de colores allí. Esto demostró ser suficiente para identificar la firma de helio en color. El instrumento Carmenes, instalado en el telescopio de 4 metros en el observatorio de Calar Alto en Andalucía, España, es capaz de identificar más de 100'000 colores en el infrarrojo!
Esta alta resolución espectral permitió al equipo observar la posición y la velocidad de los átomos de helio en la atmósfera superior de un exoplaneta gaseoso del tamaño de Neptuno, 4 veces más grande que la Tierra. Ubicado en la constelación Cygnus el cisne, 124 luz-años lejos de casa, el HAT-P-11b es un "Neptuno cálido" ¡una temperatura decente de 550 ° C!, veinte veces más cerca de su estrella que la Tierra del Sol ". Sospechamos que esta proximidad con la estrella podría afectar la atmósferade este exoplaneta ", dice Romain Allart, estudiante de doctorado en UNIGE y primer autor del estudio." Las nuevas observaciones son tan precisas que la atmósfera del exoplaneta se infla indudablemente por la radiación estelar y escapa al espacio ", agrega.
Un planeta inflado con helio
Estas observaciones están respaldadas por una simulación numérica, dirigida por Vincent Bourrier, coautor del estudio y miembro del proyecto europeo FOUR ACES *. Gracias a la simulación, es posible rastrear la trayectoria de los átomos de helio: "helio esvolando desde el lado del día del planeta a su lado nocturno a más de 10'000 km / h ", explica Vincent Bourrier." Debido a que es un gas tan ligero, escapa fácilmente de la atracción del planeta y forma una nube extendidaa su alrededor ". Esto le da a HAT-P-11b la forma de un globo inflado con helio.
Este resultado abre una nueva ventana para observar las condiciones atmosféricas extremas que prevalecen en los exoplanetas más calientes. Las observaciones de Carmenes demuestran que tales estudios, que durante mucho tiempo se creyeron posibles solo desde el espacio, se pueden lograr con mayor precisión con telescopios terrestres equipados con el equipo adecuadotipo de instrumentos. "Estos son tiempos emocionantes para la búsqueda de firmas atmosféricas en exoplanetas", dice Christophe Lovis, profesor titular de UNIGE y coautor del estudio. De hecho, los astrónomos de UNIGE también están muy involucrados en el diseño y la explotación dedos nuevos espectrógrafos infrarrojos de alta resolución, similares a Carmenes. Uno de ellos, llamado SPIRou, acaba de comenzar una campaña de observación desde Hawai, mientras que el Departamento de astronomía de UNIGE alberga las primeras pruebas del Buscador de Planetas Infrarrojos Cercanos NIRPS, quese instalará en Chile a fines de 2019. "Este resultado aumentará el interés de la comunidad científica por estos instrumentos. Su número y su geLa distribución geográfica nos permitirá cubrir todo el cielo, en busca de exoplanetas en evaporación ", concluye Lovis.
* CUATRO ACES, Futuro de la caracterización atmosférica superior de exoplanetas con espectroscopía, es un proyecto financiado por una beca Consolidator del Consejo Europeo de Investigación ERC en el marco del Programa de Investigación e Innovación 2020 de la Unión Europea acuerdo de subvención n ° 724427.
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Materiales proporcionados por Universidad de Ginebra . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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