Keops muestra que un exoplaneta abrasador actúa como un espejo
Los datos de la misión de exoplanetas Cheops de la ESA han llevado a la sorprendente revelación de que un exoplaneta ultracaliente que orbita su estrella anfitriona en menos de un día está cubierto por nubes reflectantes de metal, lo que lo convierte en el exoplaneta más brillante jamás encontrado.
Aparte de la Luna, el objeto más brillante de nuestro cielo nocturno es el planeta Venus, cuya gruesa capa de nubes refleja alrededor del 75 % de la luz del Sol. En comparación, la Tierra solo refleja alrededor del 30% de la luz solar entrante.
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| Esta es una impresión artística del exoplaneta LTT9779b que orbita alrededor de su estrella anfitriona. La estrella anfitriona se encuentra a la izquierda como un gran círculo blanco con rayos que salen de él en naranja. El exoplaneta es más pequeño y se muestra a la derecha de la imagen. El lado del exoplaneta que mira hacia su estrella anfitriona está iluminado. El planeta tiene aproximadamente el tamaño de Neptuno y refleja el 80% de la luz que brilla sobre él, lo que lo convierte en el "espejo" más grande conocido en el Universo. El fondo de la imagen es negro y moteado a lo largo de la imagen hay un campo de estrellas que muestra innumerables estrellas de muchos tamaños. Crédito: Ricardo Ramírez Reyes (Universidad de Chile) |
Ahora, por primera vez, los astrónomos han encontrado un exoplaneta que puede igualar el brillo de Venus: el planeta LTT9779 b. Nuevas mediciones detalladas realizadas por la misión Cheops de la ESA revelan que este planeta refleja la friolera del 80% de la luz que le arroja su estrella anfitriona.
Las mediciones de alta precisión de Cheops fueron un seguimiento específico del descubrimiento y caracterización inicial del planeta en 2020 por parte de la misión TESS de la NASA e instrumentos terrestres como el instrumento HARPS de ESO en Chile.
El exoplaneta tiene aproximadamente el tamaño de Neptuno, lo que lo convierte en el "espejo" más grande del Universo que conocemos hoy. La razón de su alta reflectividad es que está cubierta por nubes metálicas. En su mayoría están hechos de silicato, el mismo material del que están hechos la arena y el vidrio, mezclado con metales como el titanio.
“Imagínese un mundo en llamas, cerca de su estrella, con pesadas nubes de metales flotando en lo alto, lloviendo gotas de titanio”, dice James Jenkins, astrónomo de la Universidad Diego Portales y CATA (Santiago, Chile). James es coautor de un artículo científico que describe la nueva investigación, publicado hoy en la revista Astronomy & Astrophysics.
Un cielo lleno de nubes de metal
La fracción de luz que refleja un objeto se llama su 'albedo'. La mayoría de los planetas tienen un albedo bajo, ya sea porque tienen una atmósfera que absorbe mucha luz o porque su superficie es oscura o rugosa. Las excepciones tienden a ser mundos helados o planetas como Venus que tienen una capa de nubes reflectantes.
El alto albedo de LTT9779 b fue una sorpresa porque se estima que el lado del planeta que mira a su estrella está alrededor de los 2000 °C. Cualquier temperatura superior a 100 °C es demasiado alta para que se formen nubes de agua, pero la temperatura de la atmósfera de este planeta debería ser incluso demasiado alta para nubes hechas de metal o vidrio.
“Fue realmente un rompecabezas, hasta que nos dimos cuenta de que debíamos pensar en esta formación de nubes de la misma manera que la condensación que se forma en un baño después de una ducha caliente”, señala Vivien Parmentier, investigadora del Observatorio de la Costa Azul (Francia) y coautor de esta investigación. Vivien explica: “Para empañar un baño, puede enfriar el aire hasta que el vapor de agua se condense, o puede dejar correr el agua caliente hasta que se formen nubes porque el aire está tan saturado de vapor que simplemente no puede contener más. De manera similar, LTT9779 b puede formar nubes metálicas a pesar de estar tan caliente porque la atmósfera está sobresaturada con silicato y vapores metálicos”.
El planeta que no debería existir
Ser brillante no es lo único sorprendente de LTT9779 b. Su tamaño y temperatura lo convierten en el llamado 'Neptuno ultracaliente', pero no se han encontrado otros planetas de este tamaño y masa en órbita tan cerca de su estrella. Esto significa que vive en lo que se conoce como el "desierto caliente de Neptuno".
El planeta tiene un radio 4,7 veces mayor que el de la Tierra, y un año en LTT9779 b toma solo 19 horas terrestres. Todos los planetas descubiertos anteriormente que orbitan su estrella en menos de un día son "Júpiter calientes" (gigantes gaseosos con un radio al menos diez veces mayor que el de la Tierra) o planetas rocosos de menos de dos radios terrestres.
“Es un planeta que no debería existir”, dice Vivien. "Esperamos que la atmósfera de los planetas como este sea arrastrada por su estrella, dejando atrás la roca desnuda".
El primer autor Sergio Hoyer del Laboratorio de Astrofísica de Marsella comenta: “'Creemos que estas nubes de metal ayudan al planeta a sobrevivir en el cálido desierto de Neptuno. Las nubes reflejan la luz y evitan que el planeta se caliente demasiado y se evapore. Mientras tanto, ser altamente metálico hace que el planeta y su atmósfera sean pesados y más difíciles de volar”.
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| Esta infografía muestra la estrella anfitriona como un gran círculo amarillo a la izquierda, con el exoplaneta brillante orbitando como un pequeño círculo a su alrededor en blanco/gris. El exoplaneta orbita su estrella en alrededor de 19 horas. En el medio de la infografía, se muestra un esquema del interior del exoplaneta, con capas de nubes de silicato (vidrio) y titanato en gris y blanco. A la derecha, se muestran tres datos sobre el exoplaneta. Tiene una masa 1,7 veces la de Neptuno y un radio 1,2 veces el de Neptuno. La temperatura del lado diurno del exoplaneta es de alrededor de 2000 °C.] Crédito: ESA (Agradecimiento: trabajo realizado por ATG bajo contrato) |
Estudiar un exoplaneta mirando cuando está oculto
Para determinar las propiedades de LTT9779 b, la misión Cheops de caracterización de exoplanetas de la ESA observó cuándo el planeta se movía detrás de su estrella anfitriona. Debido a que el planeta refleja la luz, la estrella y el planeta combinados envían más luz hacia el telescopio espacial justo antes de que el planeta se pierda de vista que justo después. La diferencia en la luz visible recibida justo antes y después de que el planeta se oculte te dice cuánta luz refleja el planeta.
Este proyecto se basó en la precisión de Cheops y la cobertura 24/7. “La medición precisa del diminuto cambio en la señal de la estrella que eclipsa al planeta solo fue posible con Keops”, dice Sergio.
El científico del proyecto Cheops de la ESA, Maximilian Günther, añade: “Cheops es la primera misión espacial jamás dedicada al seguimiento y caracterización de exoplanetas ya conocidos. A diferencia de las grandes misiones de exploración centradas en descubrir nuevos sistemas de exoplanetas, Cheops tiene suficiente flexibilidad para centrarse rápidamente en objetivos interesantes y puede alcanzar una cobertura y precisión que a menudo no podemos obtener de otra manera”.
Al observar el mismo exoplaneta con diferentes instrumentos, obtenemos una imagen completa. “LTT9779 b es un objetivo ideal para el seguimiento con las capacidades excepcionales de los telescopios espaciales Hubble y James Webb”, señala Emily Rickman, científica de operaciones científicas de la ESA. "Nos permitirán explorar este exoplaneta con un rango de longitud de onda más amplio que incluye luz infrarroja y ultravioleta para comprender mejor la composición de su atmósfera".
El futuro de la investigación de exoplanetas es brillante, ya que Cheops es la primera de un trío de misiones dedicadas a exoplanetas. Se le unirá Platón en 2026, que se centrará en planetas similares a la Tierra que orbitan a una distancia posiblemente de soporte vital de su estrella. Ariel se unirá a la flota en 2029 y se especializará en estudiar atmósferas de exoplanetas.
El albedo extremadamente alto de LTT 9779 b revelado por Cheops por S. Hoyer et al. (2023) se publica en Astronomy & Astrophysics. DOI: https://www.aanda.org/10.1051/0004-6361/202346117
Publicado en ESA el 10 de julio del 2023, enlace publicación.
