Los datos revelan evidencia de absorción molecular en la atmósfera de un Neptuno caliente
Un equipo internacional de científicos midió recientemente el espectro de la atmósfera de un raro exoplaneta caliente tipo Neptuno, cuyo descubrimiento por el Satélite de Estudio de Exoplanetas en Tránsito (TESS) de la NASA se anunció el mes pasado.
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| Representación artística de un Neptuno caliente. Crédito: NASA/JPL-Caltech. |
El descubrimiento se realizó con datos proporcionados por el ahora retirado Telescopio Espacial Spitzer de la NASA, que permite una vista infrarroja única del universo para observar regiones del espacio que están ocultas a los telescopios ópticos.
Uno de los principales objetivos de la misión TESS de la NASA es encontrar nuevos planetas pequeños que sean buenos objetivos para la caracterización atmosférica. Al principio de su misión, encontró LTT9779b, un planeta que orbitaba una estrella similar al Sol ubicada a 260 años luz de la Tierra. Este planeta, un poco más grande que Neptuno, orbita muy cerca de su estrella. El planeta se encuentra en el "desierto caliente de Neptuno", donde los planetas no deberían existir. De hecho, la mayoría de los exoplanetas calientes cercanos son gigantes gaseosos del tamaño de Júpiter o Saturno que tienen suficiente masa para retener la mayor parte de su atmósfera usando su alta gravedad contra la evaporación causada por la estrella, o pequeños exoplanetas rocosos que han perdido su atmósfera por la estrella hace mucho tiempo.
“Este Neptuno ultracaliente es un exoplaneta de 'tamaño mediano' que orbita muy cerca de su estrella (solo toma 19 horas completar una órbita), pero su baja densidad indica que todavía tiene una atmósfera que pesa al menos el 10 por ciento de la masa del planeta ”, explicó Diana Dragomir, profesora asistente de Física y Astronomía de la Universidad de Nuevo México, quien dirige el trabajo que involucró a más de 25 instituciones.
La edad de este sistema es de 2 mil millones de años. A esta alta temperatura, la atmósfera del planeta debería haberse evaporado hace mucho tiempo, al principio de la vida del sistema. “Los Neptunes calientes son raros, y uno en un ambiente tan extremo como este es difícil de explicar porque su masa no es lo suficientemente grande para retener una atmósfera por mucho tiempo. Entonces, ¿cómo se las arregló? LTT9779b nos hizo rascarnos la cabeza, pero el hecho de que tenga una atmósfera nos da una forma poco común de investigar este tipo de planeta, así que decidimos sondearlo con otro telescopio ”, agregó Dragomir.
Para investigar su composición atmosférica y arrojar más luz sobre su origen, los científicos obtuvieron observaciones de eclipses secundarios con la cámara de matriz de infrarrojos Spitzer (IRAC) del Neptuno caliente. Las observaciones de Spitzer confirmaron una presencia atmosférica y permitieron medir la temperatura muy alta del planeta, aproximadamente 2,000 Kelvin (alrededor de 3,000 grados Fahrenheit). "¡Por primera vez, medimos la luz proveniente de un planeta que no debería existir!" Dijo Dragomir.
Después de combinar las observaciones de Spitzer con una medición del eclipse secundario en el paso de banda de TESS, los científicos estudiaron el espectro de emisión resultante e identificaron evidencia de absorción molecular en la atmósfera del planeta, que creen que probablemente se deba al monóxido de carbono. Esta molécula no es inesperada en las atmósferas de grandes planetas calientes (Júpiter calientes), pero encontrarla en un Neptuno caliente puede proporcionar pistas sobre el origen de este planeta y cómo logró mantenerse en su atmósfera. Este resultado constituye la primera detección de características atmosféricas en un exoplaneta descubierto por TESS, y el primero de un Neptuno ultracaliente.
"Si hay mucha atmósfera alrededor del planeta, como es el caso de LTT9779b, entonces puedes estudiarla más fácilmente", dijo Dragomir. "Una atmósfera más pequeña sería mucho más difícil de observar". Los resultados indican que LTT9779b es un excelente objetivo para la caracterización adicional con el próximo telescopio espacial James Webb (JWST) de la NASA, que también podría verificar si la absorción molecular observada se debe realmente al monóxido de carbono.
Un documento complementario, dirigido por el profesor asistente de la Universidad de Kansas, Ian Crossfield, también encontró signos que apuntan a que la atmósfera del planeta tiene un nivel más alto de elementos pesados de lo esperado. Esto también es intrigante porque los dos planetas de tamaño similar en nuestro Sistema Solar, Neptuno y Urano, están compuestos principalmente de elementos ligeros como hidrógeno y helio.
“LTT9779 es uno de esos objetivos súper emocionantes, una piedra preciosa muy rara para nuestra comprensión de los Neptunes calientes. Creemos que detectamos monóxido de carbono en su atmósfera y que el lado permanente del día es muy caluroso, mientras que muy poco calor se transporta al lado nocturno ”, dijo Björn Benneke, profesor de la Universidad de Montreal y miembro del Instituto de Investigación sobre exoplanetas ( iREx). "Ambos hallazgos hacen que LTT9779b diga que se puede observar una señal muy fuerte que hace del planeta un objetivo muy intrigante para una futura caracterización detallada con JWST".
Juntos, estos resultados preparan el escenario para investigaciones similares de una muestra más grande de exoplanetas descubiertos en este cálido desierto de Neptuno, que son clave para descubrir el origen de esta población única de exoplanetas.
La investigación, Spitzer Reveals Evidence of Molecular Absorption in the Atmosphere of the Hot Neptune LTT 9779b, fue publicada en The Astrophysical Journal Letters y apoyada en parte por la NASA a través de una subvención de Caltech / Jet Propulsion Laboratory (JPL).
Un documento complementario y un comunicado de prensa están relacionados con esta investigación y también deben revisarse como parte de cualquier interés de los medios. El comunicado de prensa, de la Universidad de Kansas, se titula "Hot Neptune" a 260 años luz de distancia que "no debería existir", enlace artículo.
• Publicado en Spitzer el 26 de octubre del 2020, enlace publicación.
