Nave espacial de 14 pulgadas ofrece nuevos detalles sobre los ‘Júpiter calientes’

Una nave espacial del tamaño de una caja de cereal ha recopilado mediciones precisas de las atmósferas de planetas grandes y esponjosos llamados «Júpiter calientes». Los descubrimientos, liderados por un equipo de la Universidad de Colorado en Boulder, podrían ayudar a revelar cómo las atmósferas alrededor de estos y otros mundos están escapando al espacio.

Las observaciones son los primeros resultados provenientes de una nave espacial de la NASA conocida como Experimento de Tránsito Ultravioleta de Colorado (CUTE).

Kevin France, investigador principal de la misión, presentará los resultados del grupo en una conferencia de prensa el lunes 11 de diciembre a las 4:30 p.m. 2023 Reunión de la Unión Geofísica Americana En San Francisco.

La diminuta nave espacial, que mide sólo 14 pulgadas de largo, puede ser bonita, pero es descubrimientos cientificospublicado en La revista astronómica, son todo menos eso. Desde su lanzamiento en septiembre de 2021, CUTE ha apuntado su único telescopio ultravioleta a una serie de Júpiter calientes, a unos cientos de años luz de la Tierra.

Los Júpiter calientes se encuentran entre los planetas más calientes y furiosos de la galaxia. Como sugiere el nombre, son gigantes gaseosos como nuestro Júpiter. Estos planetas, sin embargo, se acercan mucho más a sus estrellas de origen y completan una órbita aproximadamente una vez cada varios días terrestres. En el proceso, la radiación estelar cocina los Júpiter calientes a miles de grados Fahrenheit, y sus atmósferas aumentan de tamaño, un poco como el pan que se levanta en el horno.

Los investigadores han sospechado durante mucho tiempo que este constante ataque de radiación estelar podría destruir las atmósferas alrededor de algunos exoplanetas durante millones o miles de millones de años. Los datos CUTE sugieren que el proceso puede no ser tan simple.

El equipo CUTE, que incluye varios estudiantes de pregrado y posgrado, ha observado hasta ahora siete Júpiter calientes, y hay más en camino. Algunas parecen estar perdiendo su atmósfera, pero otras no.

«Los planetas parecen ser de todos los sabores», dijo France, profesor asociado en el Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial (LASP) y el Departamento de Ciencias Astrofísicas y Planetarias.

Añadió que CUTE está ayudando a los científicos a construir su guía de campo para los muchos tipos de planetas que existen en la Vía Láctea, incluidos aquellos que no se parecen en nada a los vecinos cercanos de la Tierra.

«Queremos entender cómo nuestro sistema solar encaja en la familia de sistemas solares del universo», dijo France. «Eso significa comprender los planetas grandes, los planetas pequeños, los que tienen vida y los que definitivamente no la tienen, y todos los procesos físicos importantes que operan en estos planetas».

haciendo calor aqui

El camino de CUTE hacia el éxito científico no fue fácil.

Cuando La nave espacial entró por primera vez en órbita alrededor de la Tierra., França y sus colegas rápidamente notaron que parecía estar experimentando algunos fallos, un problema normal para muchos satélites pequeños, o CubeSats, que a menudo prueban tecnología que nunca antes se había lanzado al espacio. En un caso, el obturador que protege el telescopio CUTE continuó cerrándose cuando no debía hacerlo.

El equipo, que incluía a varios estudiantes de pregrado y posgrado, no se rindió. Los investigadores ordenaron a la nave espacial que abriera el obturador y luego descargaron la batería que la alimentaba, impidiendo que el dispositivo volviera a cerrarse.

«CUTE todavía está trabajando y recopilando datos hoy», dijo France. «Cuando obtuvimos nuestros primeros resultados científicos reales, fue realmente emocionante».

CUTE observa planetas distantes cuando pasan frente a sus estrellas de origen, lo que hace que la luz ultravioleta de esas estrellas se atenúe en el proceso. En algunos casos, la sonda es tan precisa que puede detectar cuando la luz de las estrellas disminuye tan solo un 1%.

En un artículo publicado en septiembre en Las cartas de la revista astrofísica., los investigadores describieron sus observaciones de un mundo llamado WASP-189b. Este planeta orbita una estrella en la constelación de Libra, a más de 300 años luz, o miles de billones de kilómetros, de la Tierra. También es increíblemente caluroso, y su atmósfera alcanza temperaturas de unos 15.000 grados Fahrenheit, según los resultados del equipo. Eso es miles de grados más caliente que la superficie del sol.

Las observaciones CUTE también sugieren que el gas se está escapando de WASP-189b a un ritmo igualmente impresionante de alrededor de 400 millones de kilogramos (casi 900 millones de libras) por segundo.

Planetas evolucionando

No todos los planetas que CUTE estudió en sus primeros dos años fueron tan emocionantes. En resultados no publicados, el equipo observó un segundo planeta llamado MASCARA-4b que no parecía estar perdiendo mucho gas. Otros, como KELT-9b, se ubicaron en algún punto intermedio.

France y sus colegas esperan que sus resultados puedan ayudar a descubrir por qué algunos planetas pierden grandes porciones de su atmósfera, mientras que otros permanecen prácticamente sin cambios. Sospecha que esto tiene que ver con una combinación de los propios planetas (los planetas más grandes generan una atracción gravitacional más fuerte) y la dinámica de sus estrellas (es probable que las estrellas más activas causen más estragos en los planetas que las estrellas tranquilas).

Estos mismos procesos potencialmente crean planetas, tanto dentro como fuera del sistema solar de la Tierra, con el tiempo. Los científicos, por ejemplo, teorizan que Marte alguna vez albergó una atmósfera mucho más espesa, pero que el Sol la erosionó durante miles de millones de años.

El escape atmosférico también puede explicar el origen de una clase de planetas conocidos como “súper Tierras”, que son ligeramente más grandes que nuestro mundo.

«Hay mucha evidencia que sugiere que las súper Tierras comienzan como planetas del tamaño de Neptuno con atmósferas grandes y esponjosas, que luego pierden tanta masa que todo lo que queda es el núcleo rocoso y posiblemente una atmósfera delgada», dijo France. .

El mayor legado de CUTE puede ser su impacto en los estudiantes, afirmó. El pequeño equipo de la misión, formado por unas 20 personas, participó en casi todos los aspectos de la vida de la nave espacial, desde la construcción del satélite hasta su lanzamiento, el envío de comandos y luego la descarga y el análisis de datos científicos. CUTE actualmente orbita a unas 326 millas (525 kilómetros) sobre la superficie de la Tierra y se espera que reingrese a la atmósfera en 2027.

«Todas estas cosas son lo que sucede en las grandes misiones de la NASA, sólo que a una escala mucho mayor», dijo France. «Nuestros estudiantes y científicos que inician su carrera obtienen la experiencia completa desde la etapa de propuesta hasta la producción de productos científicos».