Hubble investiga condiciones climáticas extremas en Júpiter ultracalientes


Al estudiar una clase única de exoplanetas ultracalientes, los astrónomos del Telescopio Espacial Hubble de la NASA pueden estar de humor para bailar la canción de fiesta de Calypso «Hot, Hot, Hot». Eso se debe a que estos mundos hinchados del tamaño de Júpiter están tan precariamente cerca de su estrella madre que se están asando a temperaturas hirvientes por encima de los 3000 grados Fahrenheit. Eso es lo suficientemente caliente como para vaporizar la mayoría de los metales, incluido el titanio. Tienen las atmósferas planetarias más calientes jamás vistas.

Esta es una ilustración artística del planeta KELT-20b que orbita alrededor de una estrella azul-blanca. El planeta gigante está tan cerca de su estrella (5 millones de millas) que el torrente de radiación ultravioleta de la estrella calienta la atmósfera del planeta a más de 3000 grados Fahrenheit. Esto crea una capa térmica donde la temperatura de la atmósfera aumenta con la altitud. Esta es la mejor evidencia hasta la fecha, obtenida del Telescopio Espacial Hubble, de una estrella anfitriona que afecta directamente la atmósfera de un planeta. El hirviente planeta está a 456 años luz de distancia. Crédito: NASA, ESA, Leah Hustak (STScI)

En dos nuevos artículos, los equipos de astrónomos del Hubble informan sobre condiciones climáticas extrañas en estos mundos candentes. Está lloviendo roca vaporizada en un planeta, y la atmósfera superior de otro se está calentando en lugar de enfriarse porque está siendo «quemada por el sol» por la intensa radiación ultravioleta (UV) de su estrella.

Esta investigación va más allá de simplemente encontrar atmósferas planetarias extrañas y extravagantes. Estudiar el clima extremo brinda a los astrónomos una mejor comprensión de la diversidad, la complejidad y la química exótica que tiene lugar en mundos remotos a lo largo de nuestra galaxia.

«Todavía no tenemos una buena comprensión del clima en diferentes entornos planetarios», dijo David Sing, de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore, Maryland, coautor de dos estudios que se están informando. «Cuando miras a la Tierra, todas nuestras predicciones meteorológicas aún están ajustadas con precisión a lo que podemos medir. Pero cuando vas a un exoplaneta distante, tienes poderes predictivos limitados porque no has construido una teoría general sobre cómo funciona todo en una atmósfera. va de la mano y responde a condiciones extremas. Aunque conoces la química y la física básicas, no sabes cómo se va a manifestar de formas complejas».

En un artículo en la revista Nature del 6 de abril, los astrónomos describen las observaciones del Hubble de WASP-178b, ubicado a unos 1.300 años luz de distancia. En el lado diurno, la atmósfera no tiene nubes y está enriquecida con gas monóxido de silicio. Debido a que un lado del planeta mira permanentemente a su estrella, la atmósfera tórrida gira hacia el lado nocturno a velocidades de súper huracán que superan las 2,000 millas por hora. En el lado oscuro, el monóxido de silicio puede enfriarse lo suficiente como para condensarse en roca que llueva de las nubes, pero incluso al amanecer y al anochecer, el planeta está lo suficientemente caliente como para vaporizar la roca. «Sabíamos que habíamos visto algo realmente interesante con esta función de monóxido de silicio», dijo Josh Lothringer de la Universidad del Valle de Utah en Orem, Utah.

En un artículo publicado en la edición del 24 de enero de Astrophysical Journal Letters, Guangwei Fu de la Universidad de Maryland, College Park, informó sobre un Júpiter súper caliente, KELT-20b, ubicado a unos 400 años luz de distancia. En este planeta, una explosión de luz ultravioleta de su estrella madre está creando una capa térmica en la atmósfera, muy parecida a la estratosfera de la Tierra. «Hasta ahora nunca sabíamos cómo la estrella anfitriona afectaba directamente a la atmósfera de un planeta. Ha habido muchas teorías, pero ahora tenemos los primeros datos de observación», dijo Fu.

En comparación, en la Tierra, el ozono en la atmósfera absorbe la luz ultravioleta y eleva las temperaturas en una capa entre 7 y 31 millas sobre la superficie de la Tierra. En KELT-20b, la radiación ultravioleta de la estrella calienta los metales en la atmósfera, lo que crea una capa de inversión térmica muy fuerte.

La evidencia provino de la detección de agua del Hubble en observaciones del infrarrojo cercano y de la detección de monóxido de carbono del Telescopio Espacial Spitzer de la NASA. Irradian a través de la atmósfera superior transparente y caliente que es producida por la capa de inversión. Esta firma es única de lo que los astrónomos ven en las atmósferas de los Júpiter calientes que orbitan estrellas más frías, como nuestro Sol. «El espectro de emisión de KELT-20b es bastante diferente al de otros Júpiter calientes», dijo Fu. «Esta es una evidencia convincente de que los planetas no viven aislados, sino que se ven afectados por su estrella anfitriona».

Aunque los Júpiter súper calientes son inhabitables, este tipo de investigación ayuda a allanar el camino para comprender mejor las atmósferas de los planetas terrestres potencialmente habitables. «Si no podemos averiguar qué sucede en los Júpiter supercalientes donde tenemos datos de observación sólidos y confiables, no tendremos la oportunidad de averiguar qué sucede en espectros más débiles al observar exoplanetas terrestres», dijo Lothringer. «Esta es una prueba de nuestras técnicas que nos permite desarrollar una comprensión general de las propiedades físicas, como la formación de nubes y la estructura atmosférica».

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