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

¿Te imaginas a Júpiter sin nubes o neblina observables? Esto no es fácil ya que las bandas de nubes latitudinales de Júpiter y su gran mancha roja son características visuales icónicas de nuestro sistema solar. Estas características son causadas por la subida y bajada del gas, principalmente el amoniaco. Después de los anillos de Saturno, las formas nubladas de Júpiter son probablemente la característica más reconocible del sistema solar.

Ahora los astrónomos del Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian (CfA) encontraron un planeta similar en masa a Júpiter, pero con una atmósfera despejada.

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 forman. Sin nubes en el camino, te espera una vista más clara.

El equipo de astrónomos detrás de este descubrimiento publicó sus resultados en The Astrophysical Journal Letters. El título es “Evidencia de atmósfera clara para WASP-62b: el único gigante gaseoso en tránsito conocido en el área de visión continua de JWST. El autor principal del estudio es el estudiante graduado de CfA Munazza Alam.

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

¿Te imaginas a Júpiter sin nubes? Nosotros tampoco podemos. Créditos de imagen: Hubble / NASA / ESA

Las propiedades de temperatura, tamaño y densidad del planeta no son infrecuentes. Lo que es raro es la ausencia de nubes en su atmósfera. Y la atmósfera del exoplaneta es de particular interés para el autor principal, Alam. En un comunicado de prensa, Alam dijo: “Para mi tesis, trabajé en la caracterización de exoplanetas. Tomo planetas descubiertos y los sigo para caracterizar sus atmósferas.

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El nombre WASP proviene de Búsqueda de planetas con gran angular (WASP) Sur. El planeta estaba descubierto por primera vez en 2012 y fue uno de los siete Júpiter calientes encontrados al mismo tiempo.

WASP-62b se descubrió con WASP, pero Alam y sus colegas utilizaron el Hubble para estudiarlo más de cerca. “Admito que 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 más allá de su estrella en tres ocasiones, en busca de potasio y sodio. A medida que la luz de las estrellas atravesaba la atmósfera del planeta, identificaron la firma espectroscópica completa del sodio, pero no del potasio. La firma de sodio les dijo que la atmósfera estaba despejada.

“Es una prueba de que vemos una atmósfera clara”, dijo Alam.

Una captura de pantalla del WASP-62b de la NASA Ojos en exoplanetas sitio de Internet. Crédito de imagen: NASA

En un intercambio de correo electrónico con Universe Today, Alam explicó los resultados espectroscópicos del equipo y su importancia.

El énfasis en el potasio y el sodio se basa en varios factores. En primer lugar, sus espectros son fácilmente observables con luz óptica. “El sodio y el potasio son dos especies que se observan fácilmente en las observaciones de la atmósfera de exoplanetas tomadas en longitudes de onda ópticas, y su presencia o ausencia puede ayudarnos a inferir si hay nubes” o nieblas en la atmósfera de un exoplaneta “, dijo Alam. .

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

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La detección de la firma espectroscópica completa del sodio les dice a los astrónomos que la atmósfera es clara, aunque no hay forma de verla. “Las nubes en la atmósfera de un planeta enmascararán u oscurecerán partes de la línea de absorción”, explicó Alam. “En ausencia de nubes, podemos resolver la firma completa de sodio, que tiene forma de tienda con un pico en el corazón de la función de absorción y alas anchas. Para nuestras observaciones de WASP-62b, esta es la segunda vez que observamos la función completa del sodio (es decir, con sus alas lineales) en un exoplaneta y la primera vez que lo hacemos desde el espacio.

Esta figura de estudio muestra datos del espectrógrafo de imágenes del Telescopio Espacial Hubble para WASP-62b y el único otro exoplaneta conocido con una atmósfera clara, WASP-96b.  Los dos exoplanetas muestran el "... alas prominentes ensanchadas por la presión de las líneas de Na D a 0.59?  señor." Ver el 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 imagen: Alam et al, 2021.
Esta figura de estudio muestra datos del espectrógrafo de imágenes del Telescopio Espacial Hubble para WASP-62b y el único otro exoplaneta conocido con una atmósfera clara, WASP-96b. Los dos exoplanetas muestran las “… alas prominentes agrandadas por la presión de las líneas de Na D en 0,59 ?señor. Ver el 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 imagen: Alam et al, 2021.

Pero la firma completa de sodio hace más que decirnos que la atmósfera del exoplaneta está libre de nubes. Puede ayudar a explicar cuánto sodio hay y qué otros elementos hay en la atmósfera.

“Esto no solo nos dice que la atmósfera está despejada, sino que también puede ayudarnos a limitar las abundancias (cantidades) de sodio realmente precisas, así como otros elementos que están presentes en la atmósfera del planeta”, dijo Alam. “Estas abundancias son útiles para medir cantidades clave que pueden ayudarnos a rastrear los orígenes y la evolución de este planeta”.

Claramente, algo diferente está sucediendo cuando se forma un planeta sin nubes. Dado que hay tan pocos, los astrónomos apenas están comenzando su estudio. El único otro exoplaneta sin nubes que conocemos es el caliente Saturno llamado WASP-96b, encontrado en 2018.

Dependerá del Telescopio Espacial James Webb observar más de cerca la atmósfera de este exoplaneta. Y su cielo despejado hace que la perspectiva sea aún más emocionante. Las capacidades de observación avanzadas de Webb significan que debería poder identificar aún más componentes químicos en la atmósfera de WASP-62b.

“En preparación para JWST, la identificación de objetivos sin nubes / sin neblina es importante para movilizar los esfuerzos de la comunidad para observar los mejores planetas para un monitoreo atmosférico detallado”.

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

Debido a la orientación y posición de JWST en el espacio, tendrá dos pequeñas áreas de visualización continua (CVZ). Están centrados en cada polo de la eclíptica. La fortuna sonríe a Alam y otros científicos en exoplanetas porque WASP-62b está en una de las CVZ de Webb.

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

El equipo de investigadores incluso predijo lo que JWST podría encontrar en la atmósfera de 62b. En su artículo, escriben: “Predecimos que las observaciones de JWST de WASP-62b, bajo el programa ERS, pueden detectar de manera concluyente Na (12.1?), H2O (35,6?), FeH (22,5?), SiH (6,3?), NH3 (11,1?), CO (8,1?), CO2 (9,7?) y CH4 (3,6?). También dicen que el JWST puede ofrecer limitaciones precisas sobre la abundancia de productos químicos en la atmósfera.

Como parte de su trabajo, y para ayudar a afirmar los avistamientos de seguimiento con el Webb, el equipo predijo lo que podría encontrar el Webb.  Crédito de la imagen: Alam et al, 2021.
Como parte de su trabajo, y para ayudar a afirmar los avistamientos de seguimiento con el Webb, el equipo predijo lo que podría encontrar el Webb. Crédito de la imagen: Alam et al, 2021.

En su conclusión, los autores abogan por las observaciones de seguimiento de WASP-62b con el JWST.

“En preparación para JWST, la identificación de objetivos sin nubes / sin neblina es importante para movilizar los esfuerzos de la comunidad para observar los mejores planetas para un monitoreo atmosférico detallado. Aunque desde entonces se han propuesto objetivos alternativos, WASP-62 es la única estrella en JWST CVZ con un planeta gigante de tránsito conocido que es lo suficientemente brillante para la caracterización atmosférica de alta calidad mediante espectroscopía de tránsito.

Se espera que el telescopio espacial James Webb se lance a fines de octubre de 2021.

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