Wasp-12b, Pitch-Black

Hubble observa un exoplaneta negro como el carbón.

Imagen del autor de Wasp-12b, un planeta negro como el carbón.
Crédito: NASA,ESA and G. Bacon (STSci).

Los astrónomos han descubierto que el bien estudiado exoplaneta WASP-12b no refleja casi ninguna luz, haciendo que aparezca esencialmente negro. Este descubrimiento arroja nueva luz sobre la composición atmosférica del planeta y también refuta las hipótesis anteriores sobre la atmósfera de WASP-12b. Los resultados también están en marcado contraste con las observaciones de otro exoplaneta de tamaño similar.

Usando el Espectrógrafo de Imágenes de Telescopio Espacial (STIS) del Telescopio Espacial Hubble de la NASA / ESA, un equipo internacional dirigido por astrónomos de la Universidad de McGill, Canadá, y la Universidad de Exeter, Reino Unido, han medido cuánta luz refleja el exoplaneta WASP-12b y su albedo, para aprender más sobre la composición de su atmósfera [1]. El albedo es el porcentaje de radiación que cualquier superficie refleja respecto a la radiación que incide sobre la misma. Las superficies claras tienen valores de albedo superiores a las oscuras, y las brillantes más que las mates.

Los resultados fueron sorprendentes, explica la autora principal Taylor Bell, estudiante de maestría en astronomía de la Universidad McGill afiliada al Instituto de Investigación de Exoplanetas: "El albedo medido de WASP-12b es de 0,064 como máximo. Esto hace que el planeta sea más oscuro que el asfalto fresco ". Esto hace que WASP-12b sea dos veces menos reflectante que nuestra Luna, que tiene un albedo de 0,12 [2]. Bell añade: "El bajo albedo demuestra que todavía tenemos mucho que aprender sobre WASP-12b y otros exoplanetas similares".

WASP-12b orbita la estrella parecida al Sol WASP-12A, a unos 1.400 años luz de distancia, y desde su descubrimiento en 2008 se ha convertido en uno de los exoplanetas más estudiados. Con un radio casi el doble de Júpiter y un año de poco más de un día de la Tierra, WASP-12b se clasifica como un Júpiter caliente. Debido a que está tan cerca de su estrella madre, el tirón gravitatorio de la estrella ha estirado WASP-12b en una forma de huevo y ha elevado la temperatura de la superficie de su lado de luz del día a 2600 grados centígrados.

El Hubble en el espacio.

La alta temperatura es también la explicación más probable para el bajo albedo de WASP-12b. "Hay otros Jupiters calientes que se han encontrado para ser notablemente negro, pero son mucho más frescos que WASP-12b. Para esos planetas, se sugiere que cosas como las nubes y los metales alcalinos son la razón de la absorción de la luz, pero no funcionan para WASP-12b porque es increíblemente caliente ", explica Bell.

El lado de la luz del día de WASP-12b es tan caliente que las nubes no pueden formarse y los metales alcalinos se ionizan. Es incluso lo suficientemente caliente como para romper las moléculas de hidrógeno en el hidrógeno atómico que hace que la atmósfera actúe más como la atmósfera de una estrella de baja masa que como una atmósfera planetaria. Esto conduce al albedo bajo del exoplaneta.

Para medir el albedo de WASP-12b los científicos observaron el exoplaneta en octubre de 2016 durante un eclipse, cuando el planeta estaba cerca de la fase completa y pasó por detrás de su estrella anfitriona por un tiempo. Este es el mejor método para determinar el albedo de un exoplaneta, ya que implica medir directamente la cantidad de luz que se refleja. Sin embargo, esta técnica requiere una precisión diez veces mayor que las observaciones de tránsito tradicionales. Utilizando el telescopio espacial de Hubble, los científicos fueron capaces de medir el albedo de WASP-12b en varias longitudes de onda diferentes.

"Después de medir el albedo lo comparamos con modelos espectrales de modelos atmosféricos previamente sugeridos de WASP-12b", explica Nikolay Nikolov (Universidad de Exeter, Reino Unido), coautor del estudio. "Encontramos que los datos no coinciden con ninguno de los dos modelos actualmente propuestos." [3]. Los nuevos datos indican que la atmósfera WASP-12b está compuesta de hidrógeno atómico y helio.

WASP-12b es solo el segundo planeta en tener medidas de albedo espectralmente resueltas, siendo el primero HD 189733b, otro Júpiter caliente. Los datos recopilados por Bell y su equipo les permitieron determinar si el planeta refleja más luz hacia el extremo azul o rojo del espectro. Mientras que los resultados de HD 189733b sugieren que el exoplaneta tiene un color azul intenso, WASP-12b, por otro lado, no está reflejando la luz en cualquier longitud de onda. WASP-12b, sin embargo, emite luz debido a su alta temperatura, dándole un tono rojo similar a un metal caliente brillante.

"El hecho de que los dos primeros exoplanetas con el albedo espectral medido muestren diferencias significativas demuestra la importancia de estos tipos de observaciones espectrales y destaca la gran diversidad entre los Júpiter calientes", concluye Bell.

Notas.

[1] El equipo midió el albedo geométrico óptico de WASP-12b, que mide la luz que se dispersa hacia la fuente de luz, y puede tener valores por encima de 1. Esto contrasta con el albedo de Bond, que describe la cantidad total de la energía reflejada a través de todas las longitudes de onda y cae siempre en el rango de 0 a 1. 

[2] La Tierra tiene un albedo geométrico óptico promedio de aproximadamente 0,37. Encelado, una luna helada de Saturno, tiene un albedo de 1,4, el albedo más alto conocido de cualquier cuerpo celeste en el Sistema Solar.

[3] Un modelo propuesto era una atmósfera de óxido de aluminio con dispersión de Mie mientras que el otro era una atmósfera libre de nubes con dispersión de Rayleigh.

Más información.

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

El equipo internacional de astrónomos de este estudio está formado por TJ Bell (Universidad McGill, Canadá), N. Nikolov (Universidad de Exeter, Reino Unido), NB Cowan (Universidad McGill, Canadá), JK Barstow Barman (Universidad de Arizona, EE.UU.), IJM Crossfield (Universidad de California Santa Cruz, EE.UU., Sagan Fellow), NP Gibson (Queen's University Belfast, Reino Unido), TM Evans (Universidad de Exeter, Reino Unido), DK Sing , Reino Unido), HA Knuston (Instituto Tecnológico de California, EE.UU.), T. Kataria (JPL), JD Lothringer (Universidad de Arizona, EE.UU.), B. Benneke (Universidad de Montreal, Canadá) y JC Schwartz (Universidad McGill, EE.UU.), artículo científico en línea.

Crédito de la imagen: 

NASA, ESA, y G. Bacon (STScI)

Publicado en el 14 de septiembre de 2.017.