El observatorio TESS de la NASA ofrece nuevas ideas en un mundo ultra caliente.

Las mediciones del Satélite de Estudio de Exoplanetas en Tránsito (TESS) de la NASA han permitido a los astrónomos mejorar en gran medida su comprensión del extraño entorno del KELT-9 b, uno de los planetas más calientes conocidos.

Esta ilustración muestra cómo el planeta KELT-9 b ve a su estrella anfitriona. En el transcurso de una sola órbita, el planeta experimenta dos veces ciclos de calentamiento y enfriamiento causados por el patrón inusual de temperaturas de la superficie de la estrella. Entre los polos calientes de la estrella y el ecuador frío, las temperaturas varían en aproximadamente 1,500 F (800 C). Esto produce un "verano" cuando el planeta se enfrenta a un polo y un "invierno" cuando se enfrenta a la sección media más fría. Entonces, cada 36 horas, KELT-9 b experimenta dos veranos y dos inviernos. Crédito: Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA / Chris Smith (USRA)

"El factor de rareza es alto con KELT-9 b", dijo John Ahlers, astrónomo de la Asociación de Investigación Espacial de las Universidades en Columbia, Maryland, y el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. "Es un planeta gigante en una órbita muy cercana, casi polar, alrededor de una estrella que gira rápidamente, y estas características complican nuestra capacidad de comprender la estrella y sus efectos en el planeta".

Los nuevos hallazgos aparecen en un artículo dirigido por Ahlers publicado el 5 de junio en The Astronomical Journal.

Ubicado a unos 670 años luz de distancia en la constelación Cygnus, KELT-9 b fue descubierto en 2017 porque el planeta pasó frente a su estrella por una parte de cada órbita, un evento llamado tránsito. Los tránsitos regularmente atenúan la luz de la estrella en una cantidad pequeña pero detectable. Los tránsitos de KELT-9 b se observaron por primera vez en la encuesta de tránsito de KELT, un proyecto que recolectó observaciones de dos telescopios robóticos ubicados en Arizona y Sudáfrica.

Entre el 18 de julio y el 11 de septiembre de 2019, como parte de la campaña de un año de la misión para observar el cielo del norte, TESS observó 27 tránsitos de KELT-9 b, tomando mediciones cada dos minutos. Estas observaciones permitieron al equipo modelar la estrella inusual del sistema y su impacto en el planeta.

KELT-9 b es un mundo gigante de gas aproximadamente 1,8 veces más grande que Júpiter, con 2,9 veces su masa. Las fuerzas de marea han bloqueado su rotación, por lo que el mismo lado siempre se enfrenta a su estrella. El planeta gira alrededor de su estrella en solo 36 horas en una órbita que lo lleva casi directamente sobre los dos polos de la estrella.

Explora KELT-9 b, uno de los planetas más calientes conocidos. Las observaciones del Satélite de Estudio de Exoplanetas en Tránsito (TESS) de la NASA han revelado nuevos detalles sobre el medio ambiente del planeta. El planeta sigue una órbita polar cercana alrededor de una estrella aplastada con diferentes temperaturas superficiales, factores que hacen estaciones especiales para KELT-9 b. Créditos: Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA.

KELT-9 b recibe 44.000 veces más energía de su estrella que la Tierra del Sol. Esto hace que la temperatura diurna del planeta sea de alrededor de 7.800 grados Fahrenheit (4.300 º C), más caliente que la superficie de algunas estrellas. Este intenso calentamiento también hace que la atmósfera del planeta se escape al espacio.

Su estrella anfitriona también es una rareza. Tiene aproximadamente el doble del tamaño del Sol y genera un promedio de 56 por ciento más de calor, pero gira 38 veces más rápido que el Sol  completando una rotación completa en solo 16 horas. Su giro rápido distorsiona la forma de la estrella, aplanándola en los polos y ampliando su sección media. Esto hace que los polos de la estrella se calienten y se iluminen mientras su región ecuatorial se enfría y atenúa, un fenómeno llamado oscurecimiento de la gravedad. El resultado es una diferencia de temperatura en la superficie de la estrella de casi 1.500 º F (800 º C).

Con cada órbita, KELT-9 b experimenta dos veces el rango completo de temperaturas estelares, produciendo lo que equivale a una secuencia estacional peculiar. El planeta experimenta "verano" cuando se balancea sobre cada polo caliente e "invierno" cuando pasa sobre la sección media más fría de la estrella. Entonces KELT-9 b experimenta dos veranos y dos inviernos cada año, con cada temporada aproximadamente nueve horas.

"Es realmente intrigante pensar en cómo el gradiente de temperatura de la estrella impacta el planeta", dijo Knicole Colón de Goddard, coautor del artículo. "Los niveles variables de energía recibidos de su estrella probablemente produzcan una atmósfera extremadamente dinámica".

La órbita polar de KELT-9 b alrededor de su estrella aplanada produce tránsitos claramente asimétricos. El planeta comienza su tránsito cerca de los polos brillantes de la estrella y luego bloquea cada vez menos luz a medida que viaja sobre el ecuador más tenue de la estrella. Esta asimetría proporciona pistas sobre los cambios de temperatura y brillo en la superficie de la estrella, y permitió que el equipo reconstruyera la forma de la estrella, cómo está orientada en el espacio, su rango de temperaturas de la superficie y otros factores que afectan el planeta.

"De los sistemas planetarios que hemos estudiado mediante el oscurecimiento de la gravedad, los efectos en KELT-9 b son, con mucho, los más espectaculares", dijo Jason Barnes, profesor de física en la Universidad de Idaho y coautor del artículo. "Este trabajo contribuye en gran medida a unificar el oscurecimiento de la gravedad con otras técnicas que miden la alineación planetaria, que al final esperamos descubrir secretos sobre la formación y la historia evolutiva de los planetas alrededor de estrellas de gran masa".

TESS de la NASA - Satélite de encuesta de exoplanetas en tránsito. El Satélite de Encuesta de Exoplanetas en Transición (TESS, por sus siglas en inglés) totalmente integrado, que encontrará miles de nuevos planetas orbitando otras estrellas.

TESS ( Transiting Exoplanet Survey Satelite) es una misión del Explorador de Astrofísica de la NASA dirigida y operada por el MIT en Cambridge, Massachusetts, y administrada por el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA. Los socios adicionales incluyen Northrop Grumman, con sede en Falls Church, Virginia; Centro de Investigación Ames de la NASA en el Silicon Valley de California; el Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica en Cambridge, Massachusetts; Laboratorio Lincoln del MIT; y el Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial en Baltimore. Más de una docena de universidades, institutos de investigación y observatorios de todo el mundo participan en la misión.

Por Francis Reddy

Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA, Greenbelt, Maryland.

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Última actualización: 30 de junio de 2020, enlace publicación.

Editor: Francis Reddy