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14/12/15 - DJ:

Develan un problema de atmósferas exoplanetarias

T.E.L: 4 min.

El mayor estudio comparativo avanza sobre el misterio del agua faltante.



Los astrónomos han usado los telescopios espaciales Hubble y Spitzer para estudiar en detalle las atmósferas de diez calientes planetas del tamaño de Júpiter. El equipo descubrió por qué algunos de esos mundos parecen tener menos agua que lo esperado. Los resultados se publicaron en Nature.

A la fecha, los astrónomos han descubierto cerca de 2000 planetas en órbita de otras estrellas. Algunos de esos planetas se clasifican como Júpiters calientes: son gigantes gaseosos con características similares al de la Gran Mancha que orbitan muy cerca de sus estrellas, haciendo a su superficie caliente, y son difíciles de estudiar en detalle porque la luz de la estrella cercana entorpece las investigaciones.

Debido a tal dificultad, se ha explorado con Hubble sólo un puñado de tales exoplanetas, a través de un limitado rango de longitudes de onda. Esos estudios iniciales encontraron varios planetas con menos agua de la esperada [1].

Ahora, un equipo internacional de astrónomos atacó el problema con un mayor estudio comparativo para comprender sus atmósferas. Sólo tres de tales atmósferas habían sido previamente estudiadas en detalle, por lo que esta nueva muestra forma el mayor catálogo espectroscópico de atmósferas exoplanetarias.

El equipo usó múltiples observaciones de Hubble y Spitzer para analizar las atmósferas de una serie de planetas con variadas características a través de un rango mayor de longitudes de onda. De una vez, pongamos nombres propios y números: la muestra contó con dos planetas previamente estudiados en detalle, a saber: HD 209458b, HD 189733b, y usaron Hubble para observar otros ocho: WASP-6b, WASP-12b, WASP-17b, WASP-19b, WASP-31b, WASP-39b, HAT-P-1b, HAT-P-12b.
Las observaciones se extendieron desde el ultravioleta (0.3 μm) al infrarrojo-medio (4.5 μm).

"Estoy realmente emocionado de finalmente 'ver' este amplio grupo de planetas juntos, ya que es la primera vez que teníamos suficiente cobertura de longitud de onda para ser capaces de comparar múltiples características de un planeta a otro", contó David Sing, de la Universidad de Exeter, Reino Unido, autor principal del nuevo paper. "Encontramos que las atmósferas planetarias son mucho más diversas que lo esperado".

De menos a más nublados
La imagen muestra una ilustración de los diez exoplanetas estudiados por el equipo de David Sing.
Las imágenes son a escala entre sí. HAT-P-12b, el menor de ellos, es aproximadamente del tamaño de Júpiter, mientras WASP-17b, el mayor de la muestra, es casi el doble de tamaño. Los planetas más calientes en la muestra son retratados con un lado nocturno brillante. Ese efecto es mayor en WASP-12b, el más caliente de todos, pero también visible en WASP-19b y WASP-17b. Se sabe que muchos planetas exhiben una dispersión de Rayleigh. Ese efecto causa que el cielo se vea azul de día y enrojecido en el ocaso en la Tierra. También es visible como un borde azul en los planetas WASP-6b, HD 189733b, HAT-P-12b, y HD 209458b.
Los patrones de viento mostrados en estos diez planetas, que se parecen a las estructuras visibles en Júpiter, están basadas en modelos teóricos.

Todos los planetas tienen una órbita favorable que los ubica entre su estrella y la Tierra. Cuando el exoplaneta pasa enfrente de su estrella, visto desde nuestro mundo, parte de la luz estelar viaja a través de la atmósfera exterior del planeta. "La atmósfera deja su huella particular en la luz estelar, que podemos estudiar cuando la luz nos alcanza", explicó la co-autora Hannah Wakeford, del Centro Espacial Goddard.

Esas huellas permitieron al equipo extraer las "firmas" de varios elementos y moléculas, incluyendo agua, y distinguir entre exoplanetas con y sin nubosidad, una propiedad que podría explicar el misterio del agua faltante.

El modelo desarrollado por el equipo revela que mientras los exoplanetas sin nubes mostraron fuertes signos de agua, las atmósferas de aquellos Júpiters calientes con señales de agua más débiles también contienen nubes y niebla, que en ambos casos se sabe que ocultan la presencia de agua. ¿Misterio resuelto?

"La alternativa es que los planetas se forman en un entorno privado de agua, pero eso requeriría repensar completamente nuestras teorías actuales de cómo se forman los planetas", señaló Jonathan Fortney, de la Universidad de California. De modo que el misterio habría sido resuelto sencillamente postulando que las nubes ocultan la presencia de agua de las indiscretas miradas astronómicas. Sin embargo, en ciencias no es tan fácil cantar victoria. De hecho, las investigaciones de atmósferas exoplanetarias está en su infancia como para considerar que se resolvió un misterio. En todo caso, se corrió un poco el velo del asunto, ya que sobre la existencia de agua en exoplanetas, los astrónomos estaban perdidos como turco en la neblina.[2].


El trabajo a publicarse el 14-12-2015 en Nature se titula “A continuum from clear to cloudy hot-Jupiter exoplanets”

Fuentes y enlaces relacionados
SpaceTelescope: Hubble reveals diversity of exoplanet atmospheres
https://www.spacetelescope.org/news/heic1524/

[1] Ver Hubble traces faint signatures of water in exoplanet atmospheres
https://www.spacetelescope.org/images/opo1354a/

[2] ¿De dónde proviene el dicho: “Perdido como turco en la neblina”?
http://mira.ellitoral.com/2014/07/de-donde-proviene-el-dicho-perdido-como-turco-en-la-neblina/

Sobre las imágenes
Créditos: ESA/Hubble & NASA

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