Hubble observa la atmósfera de exoplanetas con más detalle que nunca.

Un Saturno caliente, WASP-39b.
Un equipo de astrónomos británicos y estadounidenses utilizaron datos de varios telescopios en el suelo y en el espacio, entre ellos el telescopio espacial Hubble de la NASA / ESA, para estudiar la atmósfera del exoplaneta de masa de Saturno caliente e hinchado WASP-39b situado a una distancia de cerca de 700 años-luz de la Tierra. El análisis del espectro mostró una gran cantidad de agua en la atmósfera del exoplaneta, tres veces más que en la atmósfera de Saturno. WASP-39b está ocho veces más cerca de su estrella madre, WASP-39, que Mercurio del Sol y solo le lleva cuatro días completar una órbita. Crédito: NASA, ESA y G. Bacon (STScI)

Un equipo internacional de científicos ha utilizado el Telescopio Espacial Hubble de la NASA / ESA para estudiar la atmósfera del exoplaneta caliente WASP-39b. Al combinar estos nuevos datos con datos más antiguos, crearon el estudio más completo hasta la fecha de una atmósfera de exoplanetas. La composición atmosférica de WASP-39b insinúa que los procesos de formación de exoplanetas pueden ser muy diferentes de los de nuestros propios gigantes del Sistema Solar.

Investigar las atmósferas exoplanetas puede proporcionar una nueva percepción de cómo y dónde se forman los planetas alrededor de una estrella. "Necesitamos mirar hacia afuera para ayudarnos a entender nuestro propio Sistema Solar", explica la investigadora principal Hannah Wakeford de la Universidad de Exeter en el Reino Unido y el Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial en los Estados Unidos.

Por lo tanto, el equipo británico-estadounidense combinó las capacidades del Telescopio Espacial Hubble de la NASA / ESA con las de otros telescopios terrestres y espaciales para un estudio detallado del exoplaneta WASP-39b. Han producido el espectro más completo posible de la atmósfera de un exoplaneta con la tecnología actual [1].

WASP-39b está orbitando una estrella similar al Sol, a unos 700 años luz de la Tierra. El exoplaneta se clasifica como un "Saturno Caliente", lo que refleja que su masa es similar al planeta Saturno en nuestro propio Sistema Solar y su proximidad a su estrella madre. Este estudio encontró que los dos planetas, a pesar de tener una masa similar, son profundamente diferentes en muchos aspectos. No solo se sabe que WASP-39b tiene un sistema de anillos, sino que también tiene una atmósfera hinchada que está libre de nubes de gran altitud. Esta característica permitió que Hubble mirara profundamente en su atmósfera.

Utilizando los Telescopios Espaciales Hubble de la NASA / ESA, así como los datos reunidos por otros telescopios en el espacio y en el suelo, los astrónomos han analizado la atmósfera del exoplaneta WASP-39b. Es el espectro más completo de la atmósfera de un exoplaneta posible con la tecnología actual. Mediante la disección de la filtración de luz de las estrellas a través de la atmósfera del planeta en sus colores componentes, el equipo encontró evidencia clara de vapor de agua. Aunque los investigadores predijeron que verían agua, se sorprendieron por la cantidad de agua que encontraron, tres veces más que Saturno. Esto sugiere que el planeta se formó más lejos de la estrella, donde fue bombardeado por material helado. Crédito: NASA, ESA, G. Bacon y A. Feild (STScI), y H. Wakeford (STScI / Univ. Of Exeter)

Mediante la disección de la filtración de luz de las estrellas a través de la atmósfera del planeta [2] el equipo encontró evidencia clara del vapor de agua atmosférico. De hecho, WASP-39b tiene tres veces más agua que Saturno. Aunque los investigadores habían predicho que verían vapor de agua, se sorprendieron por la cantidad que encontraron. Esta sorpresa permitió inferir la presencia de una gran cantidad de elementos pesados ​​en la atmósfera. Esto a su vez sugiere que el planeta fue bombardeado por una gran cantidad de material helado que se acumuló en su atmósfera. Este tipo de bombardeo solo sería posible si WASP-39b se formara mucho más lejos de su estrella anfitriona de lo que es ahora.

"WASP-39b muestra que los exoplanetas están llenos de sorpresas y pueden tener composiciones muy diferentes a las de nuestro Sistema Solar", dice el coautor David Sing de la Universidad de Exeter, Reino Unido.

El análisis de la composición atmosférica y la posición actual del planeta indican que WASP-39b muy probablemente sufrió una migración interna interesante, haciendo un viaje épico a través de su sistema planetario. "Los exoplanetas nos muestran que la formación de planetas es más complicada y más confusa de lo que pensábamos que era. ¡Y eso es fantástico! ", Agrega Wakeford.

Habiendo realizado su increíble viaje hacia el interior, WASP-39b ahora está ocho veces más cerca de su estrella madre, WASP-39, que Mercurio para el Sol y solo lleva cuatro días completar una órbita. El planeta también está bloqueado por mareas, lo que significa que siempre muestra el mismo lado de su estrella. Wakeford y su equipo midieron la temperatura de WASP-39b en un abrasador 750 grados centígrados. Aunque solo un lado del planeta se enfrenta a su estrella madre, los poderosos vientos transportan el calor desde el lado brillante alrededor del planeta, manteniendo el lado oscuro casi tan caliente.

"Afortunadamente, esta diversidad que vemos en los exoplanetas nos ayudará a descubrir todas las formas diferentes en que un planeta puede formarse y evolucionar", explica David Sing.

El Hubble.


De cara al futuro, el equipo quiere utilizar el Telescopio Espacial James Webb de la NASA / ESA / CSA, cuyo lanzamiento está programado para 2019, para capturar un espectro aún más completo de la atmósfera de WASP-39b. James Webb podrá recopilar datos sobre el carbono atmosférico del planeta, que absorbe la luz de longitudes de onda más largas que las que el Hubble puede ver [3]. Wakeford concluye: "Al calcular la cantidad de carbono y oxígeno en la atmósfera, podemos aprender aún más sobre dónde y cómo se formó este planeta".

Notas
[1] Los datos utilizados para producir todo el espectro también fueron recolectados por el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA y el Very Large Telescope de ESO. Además, se usaron datos más antiguos de Hubble.

[2] Cuando la luz de las estrellas pasa a través de la atmósfera de un exoplaneta, interactúa con los átomos y las moléculas que contiene. Esto deja una huella digital débil de la atmósfera en el espectro de la estrella. Ciertos picos y valles en el espectro resultante corresponden a átomos y moléculas específicos, lo que permite a los científicos ver exactamente qué gases componen la atmósfera.

[3] Dada la gran cantidad de elementos pesados ​​en la atmósfera de WASP-39b, Wakeford y su equipo predicen que el dióxido de carbono será la forma dominante de carbono. Esto podría medirse a una longitud de onda de 4,5 micras con el instrumento NIRSpec de James Webb. Tales investigaciones de seguimiento permitirían restricciones adicionales a la relación de carbono a oxígeno y a la metalicidad de la atmósfera de WASP-39b.

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

El equipo internacional de astrónomos en este estudio consiste en H.R. Wakeford (Universidad de Exeter, Reino Unido, Space Telescope Science Institute, EE. UU.), D.K. Sing (Universidad de Exeter, Reino Unido), D. Deming (Universidad de Maryland, EE. UU.), N.K. Lewis (Space Telescope Science Institute, EE. UU.), J. Goyal (Universidad de Exeter, Reino Unido), T.J. Wilson (Universidad de Exeter, Reino Unido), J. Barstow (University College London, Reino Unido), T. Kataria (NASA Jet Propulsion Laboratory, EE.UU.), B. Drummond (Universidad de Exeter, Reino Unido), T.M. Evans (Universidad de Exeter, Reino Unido), A.L. Carter (Universidad de Exeter, Reino Unido), N. Nikolov (Universidad de Exeter, Reino Unido), H.A. Knutson (Instituto de Tecnología de California, EE. UU.), G.E. Ballester (Universidad de Arizona, EE. UU.), A.M. Mandell (NASA Goddard Space Flight Center, Estados Unidos)

Crédito de la imagen: NASA, ESA, G. Bacon y A. Feild (STScI), y H. Wakeford (STScI / Univ. Of Exeter)

Contactos.
Hannah Wakeford
Space Telescope Science Institute
Baltimore, USA
Tel: +1 4103386462

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

Mathias Jäger
ESA/Hubble, Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 176 62397500

• Publicado en Hubble el 1 de marzo del 2.017.