Los científicos han encontrado evidencia convincente de una estratosfera en un planeta enorme fuera de nuestro sistema solar. La estratosfera del planeta, una capa de atmósfera donde la temperatura aumenta con las altitudes más altas, es lo suficientemente caliente como para hervir el hierro. WASP-121b, ubicado aproximadamente a 900años luz de la Tierra, hay un exoplaneta gigante gaseoso comúnmente conocido como "Júpiter caliente".
Un equipo internacional de investigadores, dirigido por la Universidad de Exeter con contribuciones de la Universidad de Maryland, hizo el nuevo descubrimiento al observar moléculas de agua brillantes en la atmósfera de WASP-121b utilizando el Telescopio Espacial Hubble de la NASA. La investigación se publica en el 3 de agosto, Número 2017 de la revista Naturaleza .
Investigaciones anteriores que abarcan la última década han indicado una posible evidencia de estratosferas en otros exoplanetas, pero esta es la primera vez que se detectan moléculas de agua brillantes, la señal más clara hasta ahora para indicar una estratosfera de exoplanetas.
"Cuando se trata de exoplanetas distantes, que no podemos ver con el mismo detalle que otros planetas aquí en nuestro propio sistema solar, tenemos que confiar en técnicas proxy para revelar su estructura", dijo Drake Deming, profesor deastronomía en la UMD y coautor del estudio. "La estratosfera de WASP-121b es tan caliente que puede hacer brillar el vapor de agua, que es la base de nuestro análisis".
Para estudiar la estratosfera del gigante gaseoso, los científicos utilizaron la espectroscopia para analizar cómo cambiaba el brillo del planeta en diferentes longitudes de onda de la luz. El vapor de agua en la atmósfera del planeta, por ejemplo, se comporta de manera predecible en respuesta a ciertas longitudes de onda de la luz, dependiendo de latemperatura del agua. A temperaturas más frías, el vapor de agua bloquea la luz debajo de él. Pero a temperaturas más altas, las moléculas de agua brillan.
El fenómeno es similar a lo que ocurre con los fuegos artificiales, que adquieren sus colores cuando las sustancias metálicas se calientan y vaporizan, moviendo sus electrones a estados de mayor energía. Dependiendo del material, estos electrones emitirán luz en longitudes de onda específicas a medida que pierden energía.Por ejemplo, el sodio produce luz amarillo anaranjado y el estroncio produce luz roja.
Las moléculas de agua en la atmósfera de WASP-121b emiten radiación de manera similar a medida que pierden energía, pero es en forma de luz infrarroja, que el ojo humano no puede detectar.
"Los modelos teóricos han sugerido que las estratosferas pueden definir una clase especial de exoplanetas ultracalientes, con importantes implicaciones para la física y la química atmosférica", dijo Tom Evans, investigador de la Universidad de Exeter y autor principal del estudio ".Cuando apuntamos al Hubble a WASP-121b, vimos moléculas de agua brillantes, lo que implica que el planeta tiene una fuerte estratosfera ".
WASP-121b tiene una masa y un radio mayores que Júpiter, lo que lo hace mucho más hinchado.
El exoplaneta orbita a su estrella anfitriona cada 1,3 días, y los dos cuerpos están lo más cerca posible el uno del otro sin que la gravedad de la estrella destroce el planeta. Esta proximidad también significa que la parte superior de la atmósfera se calienta a2.500 grados Celsius, la temperatura a la que el hierro existe en forma gaseosa en lugar de sólida.
"Esta nueva investigación es la prueba irrefutable que los científicos han estado buscando al estudiar exoplanetas calientes", dijo el profesor David Sing, profesor asociado de astrofísica en la Universidad de Exeter y coautor del artículo de investigación.descubrió que este Júpiter caliente tiene una estratosfera, una característica común que se ve en la mayoría de los planetas de nuestro sistema solar ".
En la estratosfera de la Tierra, el ozono atrapa la radiación ultravioleta del sol, lo que eleva la temperatura de esta capa de la atmósfera. Otros cuerpos del sistema solar también tienen estratosferas: el metano es responsable del calentamiento en las estratosferas de Júpiter y la luna de Saturno, Titán, porejemplo. En los planetas del sistema solar, el cambio de temperatura dentro de una estratosfera es típicamente menos de 100 grados Celsius. Sin embargo, en WASP-121b, la temperatura en la estratosfera aumenta en 1,000 grados Celsius.
"Hemos medido un fuerte aumento en la temperatura de la atmósfera de WASP-121b en altitudes más altas, pero aún no sabemos qué está causando este calentamiento dramático", dijo Nikolay Nikolov, coautor e investigador en la Universidad deExeter. "Esperamos abordar este misterio con próximas observaciones en otras longitudes de onda".
Los gases de óxido de vanadio y óxido de titanio son fuentes de calor candidatas, ya que absorben fuertemente la luz de las estrellas en longitudes de onda visibles, al igual que el ozono absorbe la radiación ultravioleta. Se espera que estos compuestos estén presentes solo en los Júpiter calientes más calientes, como WASP-121b,ya que se requieren altas temperaturas para mantenerlas en estado gaseoso. De hecho, el óxido de vanadio y el óxido de titanio se ven comúnmente en las enanas marrones, 'estrellas fallidas' que tienen algunos puntos en común con los exoplanetas.
El próximo telescopio espacial James Webb de la NASA podrá realizar un seguimiento de las atmósferas de planetas como WASP-121b con mayor sensibilidad que cualquier telescopio actualmente en el espacio.
"Este exoplaneta supercaliente será un punto de referencia para nuestros modelos atmosféricos y será un gran objetivo de observación en la era Webb", dijo Hannah Wakeford, investigadora de la Universidad de Exeter y coautoradel trabajo de investigación.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de Maryland . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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