Astrónomos miden la atmósfera en un planeta a 340 años luz de distancia

El campo de la investigación de planetas extrasolares ha avanzado a pasos agigantados en los últimos quince años. Hasta la fecha, los astrónomos se han basado en telescopios terrestres y espaciales para confirmar la existencia de 4.566 exoplanetas en 3.385 sistemas, con otros 7.913 candidatos en espera de confirmación. Más importante aún, en los últimos años, el enfoque de los estudios de exoplanetas se ha desplazado lentamente desde el proceso de descubrimiento hacia la caracterización.

En particular, los astrónomos están logrando grandes avances en lo que respecta a la caracterización de las atmósferas de los exoplanetas. Utilizando el Telescopio Gemini Sur (GST) en Chile, un equipo internacional liderado por Universidad del estado de Arizona (ASU) pudo caracterizar la atmósfera de un «Júpiter caliente» ubicado a 340 años luz de distancia. Esto los convierte en el primer equipo en medir directamente la composición química de la atmósfera de un exoplaneta distante, un hito importante en la búsqueda de planetas habitables más allá de nuestro Sistema Solar.

El estudio del equipo, que apareció recientemente en la revista científica Naturaleza estuvo a cargo del Profesor Asistente línea de miguel de ASU Escuela de Exploración de la Tierra y el Espacio (SESE). A él se unieron otros investigadores del SESE y miembros del Equipo del Laboratorio Planetario Virtual (parte del Instituto de Astrobiología de la NASA), el Centro de Exoplanetas y Habitabilidad (Universidad de Warwick), y múltiples universidades en todo el mundo.

Ilustración de un artista del exoplaneta HR8799e. El instrumento GRAVITY de ESO en su interferómetro del Very Large Telescope realizó la primera observación óptica directa de este planeta y su atmósfera. Crédito: ESO/L. Calçada

Para este estudio, Line y su equipo se centraron en WASP-77A b, un gigante gaseoso con una masa de 2,29 Júpiter que orbita muy cerca de su estrella similar al Sol (tipo G). Con una distancia promedio de 0,024 UA, este «Júpiter caliente» tarda solo 1,4 días en completar una sola órbita de su estrella y experimenta temperaturas de más de 1093 °C (2000 °F). El planeta fue descubierto por primera vez en 2012 por el Gran angular de búsqueda de planetas (WASP) utilizando el Método de Tránsito (también conocido como Fotometría de Tránsito).

Este método consiste en monitorear estrellas en busca de caídas periódicas en la luminosidad, que se miden y cronometran para determinar el tamaño y el período orbital de los planetas que orbitan alrededor de la estrella. A veces, los astrónomos pueden observar la luz que pasa a través de la atmósfera del exoplaneta en tránsito, lo que les permite obtener espectros y determinar qué sustancias químicas están presentes en la atmósfera del planeta. Esta vez, el Prof. Line y sus colegas obtuvieron espectros directamente de WASP-77A b mientras orbitaba su estrella anfitriona.

Por el bien de su estudio, Line y su equipo esperaban obtener mediciones sobre el carbono y el oxígeno atmosféricos en la atmósfera de WASP-77A b. La presencia de estos elementos en relación con el hidrógeno en los Júpiter calientes (en relación con sus estrellas anfitrionas) es algo que los astrónomos buscan, ya que proporcionará información sobre esta extraña clase de exoplanetas. En particular, los astrónomos esperan aprender más sobre su formación y posterior migración. Como explicó el Prof. Line en una reciente Comunicado de prensa de ASU:

“Debido a sus tamaños y temperaturas, los Júpiter calientes son excelentes laboratorios para medir los gases atmosféricos y probar nuestras teorías de formación de planetas. Necesitábamos probar algo diferente para abordar nuestras preguntas. Y nuestro análisis de las capacidades de Gemini South indicó que podríamos obtener mediciones atmosféricas ultraprecisas”.

El campo de la investigación de planetas extrasolares ha avanzado a pasos agigantados en los últimos quince años. Hasta la fecha, los astrónomos se han basado en telescopios terrestres y espaciales para confirmar la existencia de 4.566 exoplanetas en 3.385 sistemas, con otros 7.913 candidatos en espera de confirmación. Más importante aún, en los últimos años, el enfoque de los estudios de exoplanetas se ha desplazado lentamente desde el proceso de descubrimiento hacia la caracterización.

En particular, los astrónomos están logrando grandes avances en lo que respecta a la caracterización de las atmósferas de los exoplanetas. Utilizando el Telescopio Gemini Sur (GST) en Chile, un equipo internacional liderado por Universidad del estado de Arizona (ASU) pudo caracterizar la atmósfera de un «Júpiter caliente» ubicado a 340 años luz de distancia. Esto los convierte en el primer equipo en medir directamente la composición química de la atmósfera de un exoplaneta distante, un hito importante en la búsqueda de planetas habitables más allá de nuestro Sistema Solar.

El estudio del equipo, que apareció recientemente en la revista científica Naturalezaestuvo a cargo del Profesor Asistente línea de miguel de ASU Escuela de Exploración de la Tierra y el Espacio (SESE). A él se unieron otros investigadores del SESE y miembros del Equipo del Laboratorio Planetario Virtual (parte del Instituto de Astrobiología de la NASA), el Centro de Exoplanetas y Habitabilidad (Universidad de Warwick), y múltiples universidades en todo el mundo.

Ilustración de un artista del exoplaneta HR8799e. El instrumento GRAVITY de ESO en su interferómetro del Very Large Telescope realizó la primera observación óptica directa de este planeta y su atmósfera. Crédito: ESO/L. Calçada

Para este estudio, Line y su equipo se centraron en WASP-77A b, un gigante gaseoso con una masa de 2,29 Júpiter que orbita muy cerca de su estrella similar al Sol (tipo G). Con una distancia promedio de 0,024 UA, este «Júpiter caliente» tarda solo 1,4 días en completar una sola órbita de su estrella y experimenta temperaturas de más de 1093 °C (2000 °F). El planeta fue descubierto por primera vez en 2012 por el Gran angular de búsqueda de planetas (WASP) utilizando el Método de Tránsito (también conocido como Fotometría de Tránsito).

Este método consiste en monitorear estrellas en busca de caídas periódicas en la luminosidad, que se miden y cronometran para determinar el tamaño y el período orbital de los planetas que orbitan alrededor de la estrella. A veces, los astrónomos pueden observar la luz que pasa a través de la atmósfera del exoplaneta en tránsito, lo que les permite obtener espectros y determinar qué sustancias químicas están presentes en la atmósfera del planeta. Esta vez, el Prof. Line y sus colegas obtuvieron espectros directamente de WASP-77A b mientras orbitaba su estrella anfitriona.

Por el bien de su estudio, Line y su equipo esperaban obtener mediciones sobre el carbono y el oxígeno atmosféricos en la atmósfera de WASP-77A b. La presencia de estos elementos en relación con el hidrógeno en los Júpiter calientes (en relación con sus estrellas anfitrionas) es algo que los astrónomos buscan, ya que proporcionará información sobre esta extraña clase de exoplanetas. En particular, los astrónomos esperan aprender más sobre su formación y posterior migración. Como explicó el Prof. Line en una reciente Comunicado de prensa de ASU:

“Debido a sus tamaños y temperaturas, los Júpiter calientes son excelentes laboratorios para medir los gases atmosféricos y probar nuestras teorías de formación de planetas. Necesitábamos probar algo diferente para abordar nuestras preguntas. Y nuestro análisis de las capacidades de Gemini South indicó que podríamos obtener mediciones atmosféricas ultraprecisas”.

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