Hallado exoplaneta con una estratosfera sofocante sin agua.

WASP-18b un Júpiter caliente.
Imagen de autor de WASP-18b.
Crédito: NASA/GSFC.

Un equipo dirigido por la NASA ha encontrado evidencia de que el exoplaneta de gran tamaño WASP-18b está envuelto en una estratosfera sofocante cargada de monóxido de carbono y desprovista de agua. Los hallazgos provienen de un nuevo análisis de observaciones realizadas por los telescopios espaciales Hubble y Spitzer.

La formación de una capa de estratosfera en la atmósfera de un planeta se atribuye a moléculas similares a "filtros solares", que absorben radiación ultravioleta (UV) y visible que proviene de la estrella y luego liberan esa energía en forma de calor. El nuevo estudio sugiere que el "Júpiter caliente" WASP-18b, un planeta masivo que orbita muy cerca de su estrella anfitriona, tiene una composición inusual, y la formación de este mundo podría haber sido bastante diferente de la de Júpiter y los gigantes gaseosos en otros sistemas planetarios.

Hubble.
Crédito: ESA/NASA &Hubble.


"La composición de WASP-18b desafía todas las expectativas", dijo Kyle Sheppard del Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland, autor principal del artículo publicado en Astrophysical Journal Letters. "No conocemos ningún otro planeta extrasolar donde el monóxido de carbono domine por completo la atmósfera superior".

En la Tierra, el ozono absorbe los rayos UV en la estratosfera, protegiendo a nuestro mundo de gran parte de la radiación dañina del Sol. Para el puñado de exoplanetas con estratosferas, se cree que el absorbente es una molécula como el óxido de titanio, un pariente cercano del dióxido de titanio, que se usa en la Tierra como pigmento de pintura e ingrediente de protección solar.

Los investigadores analizaron los datos recopilados para WASP-18b, ubicados a 325 años luz de la Tierra, como parte de un sondeo para encontrar exoplanetas con estratosferas. El planeta de peso pesado, que tiene una masa de 10 Júpiter, se ha observado repetidamente, lo que permite a los astrónomos acumular un gran número de datos. Este estudio analizó cinco eclipses de datos del Hubble archivados y dos de Spitzer.

Desde la luz emitida por la atmósfera del planeta a longitudes de onda infrarrojas, más allá de la región visible, es posible identificar las huellas dactilares espectrales del agua y algunas otras moléculas importantes. El análisis reveló la peculiar huella digital de WASP-18b, que no se parece a ningún exoplaneta examinado hasta ahora. Para determinar qué moléculas tenían más probabilidades de coincidir con él, el equipo llevó a cabo una amplia modelación informática.

"La única explicación consistente para los datos es una superabundancia de monóxido de carbono y muy poco vapor de agua en la atmósfera de WASP-18b, además de la presencia de una estratosfera", dijo Nikku Madhusudhan, coautor del estudio de la Universidad. de Cambridge, Reino Unido. "Esta rara combinación de factores abre una nueva ventana en nuestra comprensión de los procesos físicos y químicos en atmósferas exoplanetarias".

Spitzer.
Crédito: NASA/JPL-Caltech.


Los hallazgos indican que WASP-18b tiene monóxido de carbono caliente en la estratosfera y monóxido de carbono más frío en la capa de la atmósfera a continuación, llamada troposfera. El equipo determinó esto mediante la detección de dos tipos de firmas de monóxido de carbono, una firma de absorción a una longitud de onda de aproximadamente 1,6 micrómetros y una firma de emisión de aproximadamente 4,5 micrómetros. Esta es la primera vez que los investigadores han detectado ambos tipos de huellas dactilares para un solo tipo de molécula en la atmósfera de un exoplaneta.

En teoría, otro posible ajuste para las observaciones es el dióxido de carbono que tiene una huella digital similar. Los investigadores descartaron esto porque si hubiera suficiente oxígeno disponible para formar dióxido de carbono, la atmósfera también debería tener algo de vapor de agua.

Para producir las huellas dactilares espectrales vistas por el equipo, la atmósfera superior de WASP-18b debería cargarse con monóxido de carbono. En comparación con otros Júpiter calientes, la atmósfera de este planeta probablemente contendría 300 veces más "metales", o elementos más pesados ​​que el hidrógeno y el helio. Esta metalicidad extremadamente alta indicaría que WASP-18b podría haber acumulado una mayor cantidad de hielos sólidos durante su formación que Júpiter, lo que sugiere que puede no haberse formado como lo hicieron otros Júpiter calientes.

"El esperado lanzamiento del Telescopio Espacial James Webb y otros futuros observatorios espaciales nos darán la oportunidad de seguir con instrumentos aún más poderosos y de continuar explorando la increíble variedad de exoplanetas que existen", dijo Avi Mandell, un científico exoplaneta. en Goddard y el segundo autor del artículo, artículo en línea.

Escrito por Elizabeth Zubritsky, Goddard Space Flight Center de la NASA.

Publicado en Spitzer el 29 de noviembre del 2.017.