Hot Júpiter, planetas gigantes de gas que corren alrededor de sus estrellas anfitrionas en órbitas extremadamente estrechas, se han vuelto un poco menos misteriosos gracias a un nuevo estudio que combina modelos teóricos con observaciones del Telescopio Espacial Hubble.
Si bien los estudios anteriores se centraron principalmente en mundos individuales clasificados como "Júpiter calientes" debido a su similitud superficial con el gigante gaseoso de nuestro propio sistema solar, el nuevo estudio es el primero en observar una población más amplia de mundos extraños. Publicado en Astronomía de la naturaleza , el estudio, dirigido por un investigador de la Universidad de Arizona, proporciona a los astrónomos una "guía de campo" sin precedentes para los Júpiter calientes y ofrece información sobre la formación de planetas en general.
Aunque los astrónomos piensan que solo 1 de cada 10 estrellas alberga un exoplaneta en la clase caliente de Júpiter, los planetas peculiares constituyen una parte considerable de los exoplanetas descubiertos hasta la fecha, debido al hecho de que son más grandes y brillantes que otros tipos de exoplanetas., como planetas rocosos, más parecidos a la Tierra o planetas de gas más pequeños y fríos. Con un tamaño que varía desde aproximadamente un tercio del tamaño de Júpiter hasta 10 masas de Júpiter, todos los Júpiter calientes orbitan su estrella anfitriona a un rango extremadamente cercano, generalmente mucho más cerca que Mercurio, el planeta más interno de nuestro sistema solar, es el Sol. Un "año" en un típico Júpiter caliente dura horas, o como máximo unos pocos días. En comparación, Mercurio tarda casi tres meses en completar un viaje alrededor del sol.
Debido a sus órbitas cercanas, se cree que la mayoría, si no todos, los Júpiter calientes están encerrados en un abrazo de alta velocidad con sus estrellas anfitrionas, con un lado eternamente expuesto a la radiación de la estrella y el otro envuelto en una oscuridad perpetua.La superficie de un Júpiter caliente típico puede llegar a alcanzar casi 5.000 grados Fahrenheit, y las muestras "más frías" alcanzan los 1.400 grados, lo suficientemente calientes como para derretir el aluminio.
La investigación, que fue dirigida por Megan Mansfield, becaria Sagan de la NASA en el Observatorio Steward de la Universidad de Arizona, utilizó observaciones realizadas con el Telescopio Espacial Hubble que permitieron al equipo medir directamente los espectros de emisión de Júpiter calientes, a pesar de que Hubbleno puedo imaginar ninguno de estos planetas directamente.
"Estos sistemas, estas estrellas y sus Júpiter calientes, están demasiado lejos para resolver la estrella individual y su planeta", dijo Mansfield. "Todo lo que podemos ver es un punto: la fuente de luz combinada de los dos".
Mansfield y su equipo utilizaron un método conocido como eclipses secundarios para extraer información de las observaciones que les permitió mirar profundamente en las atmósferas de los planetas y obtener información sobre su estructura y composición química. La técnica implica observaciones repetidas del mismo sistema, capturando al planeta en varios lugares de su órbita, incluso cuando se sumerge detrás de la estrella.
"Básicamente medimos la luz combinada proveniente de la estrella y su planeta y comparamos esa medida con lo que vemos cuando el planeta está escondido detrás de su estrella", dijo Mansfield. "Esto nos permite restar la contribución de la estrella y aislar la luzemitidos por el planeta, aunque no podamos verlo directamente ".
Los datos del eclipse proporcionaron a los investigadores información sobre la estructura térmica de las atmósferas de los Júpiter calientes y les permitieron construir perfiles individuales de temperaturas y presiones para cada uno. Luego, el equipo analizó la luz del infrarrojo cercano, que es una banda de longitudes de ondaun poco más allá del rango que los humanos pueden ver, provenientes de cada sistema de Júpiter caliente para las llamadas características de absorción. Debido a que cada molécula o átomo tiene su propio perfil de absorción específico, como una huella digital, mirar diferentes longitudes de onda permite a los investigadores obtener información sobre la composición químicade Júpiter calientes. Por ejemplo, si hay agua en la atmósfera del planeta, absorberá luz a 1,4 micrones, que cae dentro del rango de longitudes de onda que el Hubble puede ver muy bien.
"En cierto modo, usamos moléculas para escanear las atmósferas en estos Júpiter calientes", dijo Mansfield. "Podemos usar el espectro que observamos para obtener información sobre de qué está hecha la atmósfera, y también podemos obtener información sobrecómo se ve la estructura de la atmósfera. "
El equipo fue un paso más allá al cuantificar los datos de observación y compararlos con modelos de los procesos físicos que se cree que operan en las atmósferas de los Júpiter calientes. Los dos conjuntos coincidieron muy bien, lo que confirma que muchas predicciones sobre la naturaleza de los planetasbasados en trabajos teóricos parecen ser correctos, según Mansfield, quien dijo que los hallazgos son "emocionantes porque no estaban garantizados".
Los resultados sugieren que es probable que todos los Júpiter calientes, no solo los 19 incluidos en el estudio, contengan conjuntos similares de moléculas, como agua y monóxido de carbono, junto con cantidades más pequeñas de otras moléculas. Las diferencias entre planetas individuales deberían ser mayormentea cantidades relativas variables de estas moléculas. Los hallazgos también revelaron que las características de absorción de agua observadas variaron ligeramente de un Júpiter caliente a otro.
"Tomados en conjunto, nuestros resultados nos dicen que hay una buena posibilidad de que tengamos los elementos del panorama general calculados que están sucediendo en la química de estos planetas", dijo Mansfield. "Al mismo tiempo, cada planeta tiene su propia composición química, y eso también influye en lo que vemos en nuestras observaciones ".
Según los autores, los resultados se pueden utilizar para orientar las expectativas de lo que los astrónomos podrían ver al observar un Júpiter caliente que no se ha estudiado antes. El lanzamiento del telescopio insignia de la NASA, el telescopio espacial James Webb, programada para el 18 de diciembre, tiene a los cazadores de exoplanetas entusiasmados porque Webb puede ver en un rango mucho más amplio de luz infrarroja y permitirá una visión mucho más detallada de los exoplanetas, incluidos los Júpiter calientes.
"Hay muchas cosas que todavía no sabemos sobre cómo se forman los planetas en general, y una de las formas en que tratamos de entender cómo podría suceder eso es observando las atmósferas de estos Júpiter calientes y averiguando cómo llegaronestar donde están ", dijo Mansfield." Con los datos del Hubble, podemos observar las tendencias mediante el estudio de la absorción de agua, pero cuando hablamos de la composición de la atmósfera en su conjunto, hay muchas otras moléculas importantes que deseapara mirar, como el monóxido de carbono y el dióxido de carbono, y JWST nos dará la oportunidad de observarlos también ".
Extrañas ondas de radio surgen de la dirección del Centro Galáctico
¿Venus alguna vez tuvo océanos?
Las muestras de Chang'e-5 revelan la edad clave de las rocas lunares
Las diferencias de las células cerebrales podrían ser clave para el aprendizaje en humanos y en IA