Hubble detecta helio en la atmósfera de un exoplaneta por primera vez.

WASP 107b.
El exoplaneta WASP-107b es un gigante gaseoso que orbita una estrella de secuencia principal altamente activa de tipo K. La estrella está a unos 200 años luz de la Tierra. Usando la espectroscopia, los científicos pudieron encontrar helio en la atmósfera que escapa del planeta, la primera detección de este elemento en la atmósfera de un exoplaneta. Crédito: ESA / Hubble, NASA, M. Kornmesser

• 2 de mayo del 2.018, publicación.

Los astrónomos que usan el Telescopio Espacial Hubble NASA / ESA han detectado helio en la atmósfera del exoplaneta WASP-107b. Esta es la primera vez que se detecta este elemento en la atmósfera de un planeta fuera del Sistema Solar. El descubrimiento demuestra la capacidad de utilizar espectros infrarrojos para estudiar atmósferas extendidas exoplanetas.

El equipo internacional de astrónomos, dirigido por Jessica Spake, estudiante de doctorado de la Universidad de Exeter en el Reino Unido, usó la Wide Field Camera 3 del Hubble para descubrir el helio en la atmósfera del exoplaneta WASP-107b. Esta es la primera detección de este tipo.

Spake explica la importancia del descubrimiento: "El helio es el segundo elemento más común en el Universo después del hidrógeno. También es uno de los principales constituyentes de los planetas Júpiter y Saturno en nuestro Sistema Solar. Sin embargo, hasta ahora no se había detectado helio en los exoplanetas, a pesar de las búsquedas de él ".

La Cámara de Campo ancho de Hubble, Wielf Field Camera 3 (WFC3).
Crédito: ESA/NASA & Hubble.


El equipo realizó la detección mediante el análisis del espectro infrarrojo de la atmósfera de WASP-107b [1]. Las detecciones previas de atmósferas de exoplanetas extendidas se han realizado mediante el estudio del espectro en longitudes de onda ultravioleta y óptica; esta detección, por lo tanto, demuestra que las atmósferas exoplanetas también se pueden estudiar a longitudes de onda más largas.

"La fuerte señal del helio que hemos medido demuestra una nueva técnica para estudiar capas superiores de atmósferas de exoplanetas en un rango más amplio de planetas", dice Spake. "Los métodos actuales, que usan luz ultravioleta, están limitados a los exoplanetas más cercanos. Sabemos que hay helio en la atmósfera superior de la Tierra y esta nueva técnica puede ayudarnos a detectar atmósferas alrededor de exoplanetas del tamaño de la Tierra, lo cual es muy difícil con la tecnología actual ".

WASP-107b es uno de los planetas de menor densidad conocidos: si bien el planeta tiene aproximadamente el mismo tamaño que Júpiter, solo tiene el 12% de la masa de Júpiter. El exoplaneta se encuentra a unos 200 años luz de la Tierra y tarda menos de seis días en orbitar su estrella anfitriona.

La cantidad de helio detectado en la atmósfera de WASP-107b es tan grande que su atmósfera superior debe extenderse decenas de miles de kilómetros hacia el espacio. Esto también hace que sea la primera vez que se descubre una atmósfera extendida en longitudes de onda infrarrojas.

Dado que su atmósfera está tan extendida, el planeta está perdiendo una gran cantidad de sus gases atmosféricos en el espacio, entre ~ 0.1-4% de la masa total de su atmósfera cada mil millones de años [2].

El Hubble. Crédito: NASA/ESA & Hubble.

Ya en el año 2000, se predijo que el helio sería uno de los gases más fácilmente detectables en los exoplanetas gigantes, pero hasta ahora, las búsquedas no tuvieron éxito.

David Sing, coautor del estudio también de la Universidad de Exeter, concluye: "Nuestro nuevo método, junto con futuros telescopios como el Telescopio Espacial James Webb de la NASA / ESA / CSA, nos permitirá analizar atmósferas de exoplanetas en lugares lejanos. mayor detalle que nunca antes ".

Notas
[1] La medición de la atmósfera de un exoplanetario se realiza cuando el planeta pasa frente a su estrella anfitriona. Una pequeña porción de la luz de la estrella pasa a través de la atmósfera del exoplaneta, dejando huellas digitales detectables en el espectro de la estrella. Cuanto mayor sea la cantidad de un elemento presente en la atmósfera, más fácil será la detección.

[2] La radiación estelar tiene un efecto significativo sobre la velocidad a la que escapa la atmósfera de un planeta. La estrella WASP-107 es muy activa, apoyando la pérdida atmosférica. A medida que la atmósfera absorbe la radiación, se calienta, por lo que el gas se expande rápidamente y escapa más rápidamente al espacio.

Más información.
El Telescopio Espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la ESA y la NASA.

El estudio fue publicado en el documento "Helio en la atmósfera erosionada de un exoplaneta", publicado en Nature ,enlace publicación.

El equipo internacional de astrónomos en este estudio consta de JJ Spake (Universidad de Exeter, Reino Unido), DK Sing (Universidad de Exeter, Reino Unido, Universidad Johns Hopkins, EE. UU.), TM Evans (Universidad de Exeter, Reino Unido), A. Oklopčić ( Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica, EE. UU.), V. Bourrier (Observatorio de la Universidad de Genève, Suiza), L. Kreidberg (Sociedad de Fellows de Harvard, EE. UU., Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica, EE. UU.), BV Rackham (Universidad de Arizona, EE. UU.), J. Irwin (Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica, EE. UU.), D. Ehrenreich (Observatorio de la Universidad de Genève, Suiza), A. Wyttenbach (Observatorio de la Universidad de Genève, Suiza), HR Wakeford (Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial, EE. UU.), Y. Zhou (Universidad de Arizona, EE. UU.), KL Chubb (University College London, Reino Unido), N. Nikolov (Universidad de Exeter, Reino Unido), J. Goyal (Universidad de Exeter) , Reino Unido), GW Henry (Universidad Estatal de Tennessee, EE. UU.), MH Williamson (Universidad Estatal de Tennessee) versity, EE. UU.), S. Blumenthal (Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial, EE. UU.), D. Anderson (Universidad Keele, RU), C. Hellier (Universidad Keele, RU), D. Charbonneau (Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica, EE. UU.) , S. Udry (Observatorio de la Universidad de Genève, Suiza) y N. Madhusudhan (Universidad de Cambridge, Reino Unido)


Crédito de la imagen: NASA, ESA

Contactos
Jessica Spake
University of Exeter
Exeter, UK

David Sing
University of Exeter
Exeter, UK
Tel: +44 1392725652

Mathias Jäger
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Garching, Germany
Tel: +49 176 62397500