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

¿Te imaginas a Júpiter sin nubes o niebla observables? No es fácil, ya que las bandas de nubes latitudinales de Júpiter y su Gran Mancha Roja son imágenes icónicas en nuestro Sistema Solar. Estas características son causadas por el aumento y la disminución de gas, principalmente amoníaco. Después de los anillos de Saturno, las formas de las nubes 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 libre de nubes.

Estos planetas son escasos y los astrónomos piensan 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 del descubrimiento publicó sus resultados en The Astrophysical Journal Letters. El título es «Evidencia de una atmósfera clara para WASP-62b: el único gigante gaseoso conocido en tránsito en la zona de visión continua del JWST. ”El autor principal del estudio es Munazza Alam, estudiante de posgrado en CfA.

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

¿Te imaginas a Júpiter sin nubes? Nosotros tampoco podemos. Crédito de la 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 especial interés para el autor principal, Alam. En un presione soltar, Alam dijo: “Para mi tesis, he estado trabajando en la caracterización de exoplanetas. Tomo los planetas descubiertos y los sigo para caracterizar sus atmósferas. «

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El nombre WASP proviene de Búsqueda gran angular de planetas (WASP) Sur. El planeta estaba descubierto por primera vez en 2012 y fue uno de los siete Hot Jupiter 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 entusiasmado con este planeta», dijo Alam. «Pero tan pronto como comencé a analizar los datos, me emocioné».

Usando espectroscopia, observaron de cerca cómo el planeta viajaba tres veces frente a su estrella, en busca de potasio y sodio. Cuando la luz de las estrellas atravesó 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 limpia.

«Esta es una prueba de que estamos viendo una atmósfera clara», dijo Alam.

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

En un intercambio de correo electrónico con Universe Today, Alam se refirió a los hallazgos espectroscópicos del equipo y lo que significan.

El enfoque en el potasio y el sodio se basa en algunas cosas. Primero, sus espectros son fácilmente observables bajo luz óptica. «El sodio y el potasio son dos especies fácilmente observables en las observaciones de la atmósfera de exoplanetas realizadas 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 exoplanetas, aunque los detalles no están claros. «El sodio y el potasio son dos elementos que juegan un papel interesante, aunque no bien entendido, en la física atmosférica y en 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 está limpia, incluso si 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 de sodio completa, que tiene la forma de una tienda con un pico en el centro de la función de absorción y alas con líneas anchas. Para nuestras observaciones del WASP-62b, esta es la segunda vez que observamos el recurso de sodio completo (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 imagen del telescopio espacial Hubble para WASP-62b y el único otro exoplaneta conocido con una atmósfera clara, WASP-96b.  Ambos exoplanetas muestran el "... alas prominentes agrandadas por la presión de las líneas D de Na a 0.59?  metro." Ver el espectro de sodio alado 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 imagen del telescopio espacial Hubble para WASP-62b y el único otro exoplaneta conocido con una atmósfera clara, WASP-96b. Ambos exoplanetas muestran las «… alas prominentes extendidas por presión de las líneas D de Na en 0,59 ?metro. ”Ver el espectro de sodio alado 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 la cantidad de sodio que existe e indicar qué otros elementos hay en la atmósfera.

«No sólo nos dice que la atmósfera está limpia, sino que también puede ayudarnos a restringir 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. Como hay tan pocos, los astrónomos recién están comenzando a estudiarlos. 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 esta perspectiva sea aún más emocionante. Las capacidades de observación avanzadas de Webb significan que debe poder identificar aún más componentes químicos en la atmósfera de WASP-62b.

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«En preparación para el JWST, la identificación de objetivos libres de nubes / niebla es importante para movilizar los esfuerzos de la comunidad para observar los mejores planetas para un monitoreo atmosférico detallado».

De «Evidencia de una atmósfera clara para WASP-62b: el único gigante gaseoso en tránsito conocido en la zona de visión continua de JWST».

Debido a la orientación y posición del JWST en el espacio, tendrá dos pequeñas zonas de visualización continua (CVZ). Están centralizados en cada polo de la eclíptica. Fortune está sonriendo a Alam y otros científicos de exoplanetas porque WASP-62b está en una de las CVZ de Webb.

El campo de visión de James Webb contiene dos zonas de visión continua, indicadas por óvalos en la imagen.  El resto del campo de visión del JWST escanea el cielo a lo largo del tiempo.  Afortunadamente, el WASP-62b está en uno de los CVZ de JWST.  Crédito de la imagen: NASA / JWST
El campo de visión de James Webb contiene dos zonas de visión continua, indicadas por óvalos en la imagen. El resto del campo de visión del JWST escanea el cielo a lo largo del tiempo. Afortunadamente, el 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 del 62b. En su artículo, escriben “Anticipamos que las observaciones de JWST de WASP-62b, bajo el programa ERS, pueden detectar de manera concluyente Na (12.1?), HdosO (35,6?), FeH (22,5?), SiH (6,3?), NH3 (11,1?), CO (8,1?), COdos (9,7?) y CH4 (3,6?). ”También dicen que JWST puede ofrecer restricciones precisas sobre la abundancia de sustancias químicas en la atmósfera.

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

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

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

El lanzamiento del telescopio espacial James Webb está programado para fines de octubre de 2021.

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Prudencia Febo

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