Los astrónomos encuentran un planeta como Júpiter, pero no contiene nubes

¿Puedes fotografiar Júpiter sin nubes o neblina perceptibles? No es fácil porque las bandas de nubes transversales de Júpiter y su gran punto rojo son características visuales distintas en nuestro sistema solar. Estas características se deben a gases ascendentes y descendentes, principalmente amoníaco. Después de los anillos de Saturno, las formas de la nube de Júpiter son quizás la característica más distintiva del sistema solar.

Ahora los astrónomos del Centro de Astrofísica | Harvard y la Universidad Smithsonian (CfA) encontraron un planeta similar en masa a Júpiter, pero con una atmósfera libre de nubes.

Estos planetas son raros y los astrónomos creen que solo alrededor del 7% de los exoplanetas son así. El descubrimiento permite a los científicos estudiar cómo se formó. Sin nubes en el camino, le espera una vista más clara.

El equipo de astrónomos responsables de este descubrimiento publicó sus hallazgos en The Astrophysical Journal Letters. la dirección es “Evidencia de una atmósfera aparente para el WASP-62b: el único gigante gaseoso transitorio conocido en el área de visión continua del JWST. El autor principal del estudio es Menaza Alam, estudiante de posgrado de CfA.

WASP-62b es el planeta más cercano a WASP-62, una estrella de secuencia principal a 600 años luz de la Tierra. 62b es el único planeta del sistema. Tiene poco más de la mitad de la masa de Júpiter y orbita WASP-62 en aproximadamente 4,5 días. Es 1,4 veces el tamaño de Júpiter. Cae directamente en la categoría de planetas calientes de Júpiter, con una temperatura promedio de alrededor de 1330 K (1057 ° C; 1934 ° F).

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¿Puedes fotografiar Júpiter sin nubes? No podemos. Créditos de imagen: Hubble / NASA / ESA

Las características de la temperatura, el tamaño y la densidad de un planeta no son raras. Lo que es raro es la serenidad del ambiente. La atmósfera de un exoplaneta es de especial interés para el autor. a presione soltarUn científico dijo: “Para mi misión, he estado trabajando en la caracterización de exoplanetas. Tomo los planetas descubiertos y los sigo para descubrir sus atmósferas”.

El nombre WASP proviene del Gran angular para buscar planetas (WASP) Sur. El planeta estaba El primer descubrimiento En 2012 fue uno de los siete planetas calientes encontrados al mismo tiempo.

WASP-62b se descubrió usando WASP, pero Alam y sus colegas usaron Hubble para estudiarlo más de cerca. “Lo admitiré al principio, no estaba muy emocionado con este planeta”, dijo Alam. “Pero una vez que comencé a mirar los datos, me emocioné”.

Usando espectroscopía, observaron de cerca el paso del planeta frente a su estrella tres veces, en busca de potasio y sodio. Cuando la luz de las estrellas atravesó la atmósfera del planeta, determinaron la firma espectral completa del sodio, pero no del potasio. La firma de sodio les dijo que estaba claro.

“Esta es una fuerte evidencia de que estamos presenciando una atmósfera clara”, dijo Alam.

Captura de pantalla del WASP-62b de la NASA Ojos en los planetas exteriores sitio web. Crédito de imagen: NASA

En un correo electrónico con Universe Today, Allam explicó los hallazgos espectrales del equipo y lo que significan.

La concentración de potasio y sodio depende de dos cosas. En primer lugar, sus espectros son fácilmente observables con luz óptica. “El sodio y el potasio son dos tipos que se pueden observar fácilmente en las observaciones atmosféricas de exoplanetas tomadas en longitudes de onda ópticas, y su presencia o ausencia puede ayudarnos a concluir si hay nubes o neblina en la atmósfera de un exoplaneta”, dijo Alam.

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El sodio y el potasio también juegan un papel en las atmósferas de exoplanetas, aunque los detalles no están claros. “El sodio y el potasio son dos elementos que desempeñan un papel interesante, pero poco entendido, en la física atmosférica y la química de los exoplanetas”, explicó un científico. También informó que el sodio fue la primera característica de absorción identificada en la atmósfera de un exoplaneta.

El descubrimiento de la huella espectral completa del sodio les dice a los astrónomos que la atmósfera es clara, incluso si no hay forma de verla. Allam explicó que “las nubes en la atmósfera del planeta ocultarán u oscurecerán partes de la línea de absorción”. “En ausencia de nubes, podemos resolver la huella de sodio completa, que tiene una forma similar a una tienda con un pico en el centro de la característica absorbente y alas lineales anchas. Para nuestras observaciones del WASP-62b, esta es la segunda vez que hemos observado la característica completa de sodio (es decir, con sus alas lineales) en un exoplaneta y la primera vez que lo hacemos desde el espacio “.

Esta figura del estudio muestra los datos del espectrofotómetro de imágenes del telescopio espacial Hubble para WASP-62b y el único otro exoplaneta conocido con una atmósfera clara, WASP-96b.  Aparecen ambos exoplanetas "... son alas protuberantes presurizadas de líneas de Na D a 0,59 μm." Ver un espectro de sodio con alas indica que ambos planetas tienen atmósferas claras.  WASP-96b también muestra la presencia de litio y potasio.  Crédito de la foto: Alam et al, 2021.
Esta figura del estudio muestra los datos del espectrofotómetro de imágenes del telescopio espacial Hubble para WASP-62b y el único otro exoplaneta conocido con una atmósfera clara, WASP-96b. Ambos exoplanetas muestran “… las alas que sobresalen agrandadas por la presión de las líneas de Na D a 0,59 ?METRO. “Ver un espectro de sodio con alas indica que ambos planetas tienen atmósferas claras. WASP-96b también muestra la presencia de litio y potasio. Crédito de la foto: Alam et al, 2021.

Pero la firma completa de sodio hace más que simplemente decirnos que la atmósfera de un exoplaneta está libre de nubes. Puede ayudar a explicar la cantidad de sodio presente e indicar otros elementos en la atmósfera.

“No solo nos dice que la atmósfera está despejada, sino que también puede ayudarnos a restringir las pequeñas cantidades (cantidades) de sodio, así como otros elementos en la atmósfera del planeta”, dijo Elm. “Esta abundancia es útil para medir cantidades clave que pueden ayudarnos a rastrear los orígenes y la evolución de este planeta”.

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Obviamente, sucede algo diferente cuando se forma un planeta sin nube. Dado que hay muy pocos de ellos, los astrónomos están solo al comienzo de sus estudios. El único otro exoplaneta desprovisto de nubes que conocemos es el planeta caliente Saturno llamado WASP-96b. Encontrado en 2018.

Dependería del Telescopio Espacial James Webb examinar de cerca la atmósfera de este exoplaneta. Sus cielos despejados también hacen que esta posibilidad sea aún más emocionante. Las capacidades de monitoreo avanzadas de Webb significan que debería poder identificar más componentes químicos en la atmósfera de WASP-62b.

“En preparación para el JWST, la identificación de objetivos sin nubes / sin niebla es fundamental para movilizar los esfuerzos de la comunidad para monitorear los mejores planetas para un monitoreo atmosférico detallado”.

De “Evidencia de una atmósfera clara para WASP-62b: el único gigante gaseoso transitorio conocido en el área de visión continua del JWST”.

Debido a la dirección y ubicación de JWST en el espacio, tendrá dos Zonas de Visión Continua (CVZ). Están centrados en cada polo de la eclíptica. Fortune sonríe al Alam y a otros científicos de exoplanetas porque el WASP-62b está en una de las CVZ de Webb.

El campo de visión de James Webb contiene dos regiones de visión continua, indicadas por las elipses en la imagen.  El resto del campo de visión de JWST recorre el cielo con el tiempo.  Afortunadamente, el WASP-62b está alojado en uno de los CVZ del JWST.  Créditos de imagen: NASA / JWST
El campo de visión de James Webb contiene dos áreas de visión continua, indicadas por las elipses en la imagen. El resto del campo de visión de JWST recorre el cielo con el tiempo. Afortunadamente, el WASP-62b está alojado en uno de los CVZ del JWST. Crédito de la imagen: NASA / JWST.

El equipo de investigadores incluso predijo lo que JWST podría encontrar en su atmósfera de 62b. Ellos escriben en su artículo: “Esperamos que las observaciones de JWST de WASP-62b, dentro del alcance del programa ERS, puedan detectar de manera concluyente Na (12.1).?), H2O (35,6?), FeH (22,5?), SiH (6,3?), Nueva Hampshire3 (11,1?), CO (8,1?), CO2 (9,7?) Y CH4 (3,6?). También dicen que la teoría del planeta Tierra podría presentar límites sutiles a la abundancia de sustancias químicas en la atmósfera.

Como parte de su trabajo, y para ayudar a probar el argumento para seguir notas con Webb, el equipo anticipó lo que Webb podría encontrar.  Crédito de la foto: Alam et al, 2021.
Como parte de su trabajo, y para ayudar a probar el argumento para seguir notas con Webb, el equipo anticipó lo que Webb podría encontrar. Crédito de la foto: Alam et al, 2021.

En su conclusión, los autores propusieron dar seguimiento a las observaciones de WASP-62b con JWST.

“En preparación para JWST, la designación de objetivos libres de nubes / niebla es fundamental para movilizar los esfuerzos de la comunidad para monitorear los mejores planetas para un seguimiento atmosférico detallado. Aunque desde entonces se han propuesto objetivos alternativos, WASP-62 es la única estrella en JWST CVZ que posee un planeta gigante transitorio conocido lo suficientemente brillante para la caracterización de alta calidad de la atmósfera mediante espectroscopía transitoria ”.

El lanzamiento del telescopio espacial James Webb está programado para fines de octubre de 2021.

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