Un júpiter ultracaliente donde llueve hierro

_{El exoplaneta ardiente WASP-76b, un llamado Júpiter caliente, donde llueve hierro, puede estar más caliente de lo que se pensaba. Crédito: ESO / M. Kornmesser}

Considerado un Júpiter ultracaliente, un lugar donde el hierro se vaporiza, se condensa en el lado nocturno y luego cae del cielo como lluvia, el exoplaneta WASP-76b, parecido a un infierno, puede ser incluso más ardiente de lo que los científicos habían pensado.

Un equipo internacional, dirigido por científicos de la Universidad de Cornell, la Universidad de Toronto y la Queen’s University de Belfast, informa sobre el descubrimiento de calcio ionizado en el planeta, lo que sugiere una temperatura atmosférica más alta de lo que se pensaba anteriormente o fuertes vientos en la atmósfera superior.

El descubrimiento se realizó en espectros de alta resolución obtenidos con Gemini North cerca de la cima de Mauna Kea en Hawai.

Los Júpiter calientes reciben su nombre por sus altas temperaturas, debido a la proximidad a sus estrellas. WASP-76b, descubierto en 2016, está a unos 640 años luz de la Tierra, pero tan cerca de su estrella de tipo F, que es un poco más caliente que el sol, que el planeta gigante completa una órbita cada 1,8 días terrestres.

Los resultados de la investigación son los primeros de un proyecto de varios años dirigido por Cornell, Exoplanets with Gemini Spectroscopy, o ExoGemS, que explora la diversidad de atmósferas planetarias.

“A medida que hacemos sensores remotos de docenas de exoplanetas, que abarcan un rango de masas y temperaturas, desarrollaremos una imagen más completa de la verdadera diversidad de mundos alienígenas, desde aquellos lo suficientemente calientes como para albergar lluvia de hierro hasta otros con climas más moderados, desde aquellos más pesados que Júpiter a otros no mucho más grandes que la Tierra ”, dijo el coautor Ray Jayawardhana, Harold Tanner Decano de la Facultad de Artes y Ciencias de la Universidad de Cornell y profesor de astronomía.

“Es notable que con los telescopios e instrumentos actuales, ya podamos aprender mucho sobre las atmósferas – sus componentes, propiedades físicas, presencia de nubes e incluso patrones de viento a gran escala – de planetas que orbitan estrellas a cientos de años luz de distancia, —Dijo Jayawardhana.

El grupo detectó un trío raro de líneas espectrales en observaciones altamente sensibles de la atmósfera del exoplaneta WASP-76b, publicado en Astrophysical Journal Letters el 28 de septiembre y presentado el 5 de octubre en la reunión anual de la División de Ciencias Planetarias de la Sociedad Astronómica Estadounidense. .

“Estamos viendo mucho calcio; es una característica realmente fuerte ”, dijo la primera autora Emily Deibert, estudiante de doctorado de la Universidad de Toronto, cuyo asesor es Jayawardhana.

«Esta firma espectral de calcio ionizado podría indicar que el exoplaneta tiene vientos en la atmósfera superior muy fuertes», dijo Deibert. «O la temperatura atmosférica en el exoplaneta es mucho más alta de lo que pensamos».

Dado que WASP-76b está bloqueado por mareas, en ese lado siempre mira hacia la estrella, tiene un lado nocturno permanente que tiene una temperatura promedio relativamente fría de 2,400 grados Fahrenheit. Su lado diurno, que mira hacia la estrella, tiene una temperatura promedio de 4400 grados F.

Deibert y sus colegas examinaron la zona de temperatura moderada, en el límite del planeta entre el día y la noche. «El exoplaneta se mueve rápido en su órbita y así fue como pudimos separar su señal de la luz de las estrellas», dijo. «Puede ver que la huella de calcio en los espectros se mueve rápidamente junto con el planeta».

La encuesta ExoGemS, destinada a estudiar 30 o más planetas, está dirigida por Jake Turner, miembro Carl Sagan del programa Hubble Fellowship de la NASA, que se encuentra en el Departamento de Astronomía de Cornell (A&S) y también es asesorado por Jayawardhana.

Los astrónomos continúan profundizando para comprender los exoplanetas, considerados solo un sueño hace dos décadas. «Nuestro trabajo, y el de otros investigadores, está allanando el camino para explorar las atmósferas de los mundos terrestres más allá de nuestro sistema solar», dijo Turner.

Referencia: “Detección de calcio ionizado en la atmósfera del Júpiter ultracaliente WASP-76b” por Emily K. Deibert, Ernst JW de Mooij, Ray Jayawardhana, Jake D. Turner, Andrew Ridden-Harper, Luca Fossati, Callie E. Hood, Jonathan J. Fortney, Laura Flagg, Ryan MacDonald, Romain Allart y David K. Sing, 28 de septiembre de 2021, The Astrophysical Journal Letters .

Otros autores del artículo incluyen a Ernst JW de Mooij de la Queen’s University de Belfast; Luca Fossati de la Academia de Ciencias de Austria; Callie E. Hood y Jonathan J. Fortney, ambos de la Universidad de California, Santa Cruz; Romain Allart de la Universidad de Montreal; y David K. Sing de la Universidad Johns Hopkins. Los cornellianos incluyeron a los investigadores Andrew Ridden-Harper y Laura Flagg, ambos en el grupo de Jayawardhana, y Ryan MacDonald. Partes de esta investigación fueron financiadas por la NASA.

Gemini North es parte del Observatorio internacional Gemini, un programa del NOIRLab de la National Science Foundation.