Ayer os hablé de un exoplaneta
tipo Tierra en la zona habitable de su estrella. Hoy os traigo más noticias
de exoplanetas, concretamente del llamado WASP-43b. Este planeta extrasolar
tiene el tamaño de Júpiter pero con el doble de masa y es peculiar su órbita ya
que se encuentra mucho más próximo a su estrella madre que cualquier planeta de
nuestro sistema solar. Otra curiosidad es la duración de su año, uno de los más
cortos: tan solo 19 horas.
Un equipo de astrónomos ha
trabajado en dos estudios y como resultado han creado un detallado mapa
meteorológico del exoplaneta. En primer lugar han mapeado la temperatura en las
diferentes capas de la atmósfera del exoplaneta. Por otro lado, también han
medido la distribución del vapor de agua en su interior.
"Nuestras observaciones proporcionan un mapa bidimensional de
la estructura térmica del planeta", afirma Kevin Stevenson de la University of Chicago (Estados Unidos),
autor principal de uno de los estudios. "Estos mapas pueden ser usados para mejorar
los modelos de circulación de calor", explica Stevenson.
Imagen 1: Esquema de la órbita del exoplaneta WASP-43b. La escala de color representa la temperatura de su atmósfera. Créditos: NASA / ESA / Z. Levay (STScI).
Vientos y temperaturas extremas
El planeta está bloqueado por
marea, esto quiere decir que al igual que nuestra Luna, siempre muestra la
misma cara a su estrella, por lo que tiene un hemisferio permanentemente
iluminado y otro sumido en la oscuridad. Observaciones del Telescopio Espacial Hubble muestran que este exoplaneta tiene vientos fluyendo desde la cara diurna
hacia la nocturna que alcanzan una velocidad superior a los 1.200 Km/h.
Como dato curioso, en la parte
diurna del exoplaneta podría fundirse un trozo de hierro ya que se alcanzan
temperaturas superiores a 1.500º C. Sin embargo, en su parte nocturna, las
temperaturas son un poco menores: sobre los 1.000º C.
Espectroscopía
Observando como la atmósfera del
planeta filtra los rayos de luz procedentes de su estrella madre, aplicando la
técnica de la espectroscopía de transmisión se puede determinar la abundancia de
agua en la zona de atmósfera que limita con los dos hemisferios.
Con el fin de hacer el mapa más
detallado, el equipo también midio esa abundancia de agua y la temperatura en
diferentes puntos de la órbita. Usando los instrumentos del Hubble, han podido estudiar
la luz procedente del planeta mediante otro tipo de espectroscopía, la de emisión.
Imagen 2: Datos obtenidos por el telescopio espacial Hubble mostrando la curva integrando la fase del exoplaneta. Los colores indican los días en los que los datos fueron tomados. Créditos: Science Express / K.B. Stevenson et al.
"Hemos sido capaces de
observar tres rotaciones completas, tres años de este planeta, durante una
ventana temporal de solo cuatro días", explica Jacob Bean de la University
of Chicago (Estados Unidos), investigador principal del proyecto. "Esto
fue fundamental para permitirnos crear el primer mapa de temperaturas completo
para el exoplaneta y sondear su atmósfera para saber qué elementos posee y dónde
están situados", añade.
Al haber encontrado las
proporciones de los diferentes elementos en la atmósfera planetaria, nos han
aportado datos vitales para comprender cómo se formaron ese tipo de planetas.
Un laboratorio único
"Al no haber ningún planeta
torturado con esas condiciones en nuestro sistema solar, la caracterización de
la atmósfera de un mundo así nos ofrece un laboratorio único con el que
adquirir una mejor comprensión de la formación de planetas", explica Nikku
Madhusudhan de la Cambridge University (Reino Unido), coautor de ambos
estudios.
Imagen 3: Resolución longitudinal de mapas de temperatura en brillo de WASP-43b en cada uno de los quince canales espectrofotométricos. Créditos: Science Express / K.B. Stevenson et al.
El equipo vio que WASP- 43b
refleja muy poca luz de su estrella madre. Una atmósfera como la de la Tierra
con las nubes que reflejan la mayor parte de la luz del Sol es muy distinta a
la de WASP-43b, sin embargo, el equipo sí encontró vapor de agua.
Es gigante pero distinto a Júpiter
"El planeta es tan caliente
que todo el agua está vaporizada en lugar de condensada, que es como la
encontramos en Júpiter", afirma Laura Kreidberg de la University of
Chicago, autora principal de uno de los estudios.
Se cree que el agua desempeña un
papel fundamental a la hora de formar planetas gigantes. En base a modelos
teóricos, son cuerpos cometarios los que impactan sobre planetas jóvenes para
proporcionarles la mayor parte del agua que poseen. Sin embargo, la abundancia
de agua en los planetas gigantes de nuestro sistema solar es más dificil de identificar porque
está en estado sólido en zonas profundas de sus atmósferas.
"Las sondas espaciales no
han sido capaces de penetrar lo suficientemente en la atmósfera de Júpiter para
obtener una medición precisa de su abundancia de agua. Pero este planeta
gigante es diferente", explica Derek Homeier del École Normale Supérieure
de Lyon (Francia), coautor de uno de los estudios. "El agua de WASP- 43b
al estar en forma de vapor es mucho más fácil de ser detectada. Así que no sólo
la hemos encontrado, sino que hemos sido capaces de medir directamente la
cantidad que hay y establecer las variaciones a lo largo del tiempo".
Imagen 4: Resultados de la espectroscopía de emisión (a) y transmisión (b) sobre el exoplaneta WASP-43b. Créditos: The Astrophysical Journal Letters / L. Kreidberg et al.
En WASP-43b el equipo encontró la
misma cantidad de agua que la esperada en un objeto con la misma composición
química que el Sol. "Esto nos aporta algo
fundamental acerca de cómo se formó el planeta", dice Kreidberg. "A
continuación, nuestro objetivo es hacer mediciones de la abundancia de agua
para diferentes planetas y aprender más acerca de cómo se forman los planetas
de diferentes tamaños", añade.
Kreidberg también está esperando
la llegada del James Webb Space Telescope, ya que con este nuevo ingenio en el
espacio, todo esto será mucho más fácil y se podrá llegar mucho más lejos ya
que no sólo podrá medir la abundancia de agua, sino también las abundancias de
monóxido de carbono, dióxido de carbono, amoníaco y metano.
Los resultados han sido publicados en dos artículos, en Science Express el 9 de octubre y el The Astrophysical Journal Letters el 12 de septiembre bajo los títulos "A precise water abundance measurement for the hot Jupiter WASP-43b" y "Thermal structure of an exoplanet atmosphere from phase-resolved emission spectroscopy", respectivamente.El equipo que ha llevado a cabo la investigación está formado por L. Kreidberg (University of Chicago, Estados Unidos), J. Bean (University of Chicago, Estados Unidos), J-M. Desert (University of Colorado, Estados Unidos), M.R. Line (University of California, Estados Unidos), J.J. Fortney (University of California, Estados Unidos), N. Madhusudhan (University of Cambridge, Reino Unido), K.B. Stevenson (University of Chicago, Estados Unidos), A.P. Showman (The University of Arizona, Estados Unidos), D. Charbonneau (Harvard University, Estados Unidos), P.R. McCullough (Space Telescope Science Institute, Estados Unidos), S. Seager (Massachussetts Insitute of Technology, Estados Unidos), A. Burrows (Princeton University, Estados Unidos), G.W. Henry (Tennessee State University, Estados Unidos), M.Williamson (Tennessee State University, Estados Unidos), T. Kataria (The University of Arizona, Estados Unidos) y D. Homeier (CRAL/École Normale Supérieure de Lyon, Francia).
Notas de prensa:
Artículos científicos:
Referencias:
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