¿Cómo es el pronóstico del tiempo para los planetas más comunes de la Vía Láctea? ¿Nublado o claro?
Una nueva investigación tiene como objetivo descubrir si los llamados “mini-Neptunos”, que son más pequeños que el gigante helado del mismo nombre del sistema solar, pero más grandes que la Tierra, tienen atmósferas opacas con nubes espesas o atmósferas más brumosas y translúcidas.
A pesar de ser más común que cualquier otro planeta de nuestra galaxia, el sistema solar carece de un mini-Neptuno. Esto significa que para estudiar estos mundos, los científicos tienen que mirar más allá de nuestro patio trasero planetario con instrumentos como el Telescopio Espacial Hubble y el Telescopio Espacial James Webb (JWST), apuntándolos hacia los llamados planetas extrasolares o “exoplanetas”.
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Jonathan Brande, científico del ExoLab de la Universidad de Kansas, analizó las atmósferas de 15 mundos similares a Neptuno para comprender mejor sus composiciones y buscar pistas de por qué nuestro sistema solar puede no tener un planeta así.
«Queremos entender el comportamiento de estos planetas, ya que los ligeramente más grandes que la Tierra y más pequeños que Neptuno son los más comunes en la galaxia», dijo Brande. dijo en un comunicado. «El objetivo es explorar las explicaciones físicas detrás de las distintas apariencias de estos planetas».
Viendo a través de los mini-Neptunos
Brande basó su investigación en una técnica llamada espectroscopia de transmisión.
“Cuando un planeta transita, es decir, se mueve entre nuestra línea de visión y la estrella que orbita, la luz de la estrella atraviesa la atmósfera del planeta, siendo absorbida por los distintos gases presentes”, explicó Brande. «Al capturar un espectro de la estrella -pasando la luz a través de un instrumento llamado espectrógrafo, similar a pasarla a través de un prisma- observamos un arco iris, midiendo el brillo de los diferentes colores que lo componen».
Debido a que diferentes elementos y compuestos químicos absorben y emiten luz en longitudes de onda características, las áreas de brillo u oscuridad en este espectro filtrado por la atmósfera pueden revelar los gases que componen esa atmósfera. De hecho, Brande ya había utilizado este método con gran éxito en 2022 para detectar vapor de agua en la atmósfera del súper planeta Neptuno. TOI-674b.
En esta nueva investigación, Brande y sus colegas prestaron especial atención a las regiones de exoplanetas donde hay aerosoles atmosféricos y, por lo tanto, donde son propensas a formarse nubes y neblinas que bloquean la luz a medida que se filtra a través de la atmósfera.
«Si un planeta tiene una nube justo encima de la superficie con cientos de kilómetros de aire limpio encima, la luz de las estrellas puede pasar fácilmente a través del aire limpio y ser absorbida sólo por gases específicos en esa parte de la atmósfera», dijo Brande. «Sin embargo, si la nube está situada muy alta, generalmente son opacas en todo el espectro electromagnético. Aunque las brumas tienen características espectrales, para nuestro trabajo, en el que nos centramos con el Hubble en un rango relativamente estrecho, también producen espectros en su mayoría planos. «
Si los aerosoles están presentes en las atmósferas altas de los planetas, significa que la luz no tiene un camino claro a través de esa atmósfera. Y como el Hubble es sensible al vapor de agua, detectar vapor de agua en la atmósfera de un planeta con este telescopio espacial es una buena indicación de que no hay nubes lo suficientemente altas como para bloquear la absorción de luz.
«Por otro lado, si no se observa vapor de agua y sólo se ve un espectro plano, a pesar de saber que el planeta debería tener una atmósfera extensa, esto sugiere la probable presencia de nubes o niebla en altitudes más altas», dijo Brande.
El análisis realizado para los miniNeptunos fue diferente de estudios anteriores porque, en lugar de ajustar los datos a un modelo que se aplica a cualquier exoplaneta, el equipo desarrolló un modelo especial para determinar las atmósferas de mundos pequeños y ordinarios.
«Normalmente, los investigadores toman un modelo atmosférico con contenido de agua precalculado, lo escalan y lo modifican para que coincida con los planetas observados en su muestra», dijo Brande. «Este enfoque indica si el espectro está despejado o nublado, pero no proporciona información sobre la cantidad de vapor de agua o la ubicación de las nubes en la atmósfera».
Este método de recuperación atmosférica permitió al equipo factorizar parámetros como la cantidad de vapor de agua y la ubicación de las nubes en sus modelos y luego trabajar en cientos y miles de simulaciones para encontrar la configuración más adecuada.
«Nuestras recuperaciones nos dieron un modelo de espectro que mejor se ajustaba a cada planeta, a partir del cual calculamos qué tan nublado o brillante parecía estar el planeta», dijo Brande. «Al examinar el comportamiento de las nubes y la niebla, nuestros modelos indicaron que las nubes encajaban mejor que la niebla».
Brande y sus colegas incluso pudieron determinar el estado de las nubes debido a la eficiencia con la que se produce la sedimentación en las atmósferas del mini-Neptuno.
«El parámetro de eficiencia de sedimentación, que refleja la compactación de las nubes, sugirió que los planetas observados tenían eficiencias de sedimentación relativamente bajas, lo que resultaba en nubes esponjosas», concluyó Brande. «Estas nubes compuestas de partículas como gotas de agua permanecieron en lo alto de la atmósfera debido a su baja tendencia a sedimentarse».
La investigación fue publicada en enero. Las cartas de la revista astrofísica..
