Los astrónomos investigan la atmósfera de un mini-Neptuno

Concepto artístico del exoplaneta mini-Neptuno GJ 3470 b que transita o pasa frente a su estrella enana roja. En el nuevo estudio, los astrónomos utilizaron tránsitos y eclipses del exoplaneta para obtener datos espectroscópicos sobre la atmósfera del exoplaneta. Imagen vía NASA / ESA / D. JUGADOR / UdeMNouvelles.

Los planetas entre la Tierra y Neptuno en tamaño no existen en nuestro sistema solar, pero parecen ser comunes en otros lugares. Son un cruce entre los planetas terrestres rocosos de nuestro sistema solar y sus gigantes de hielo. Ahora, por primera vez, los astrónomos han podido analizar la atmósfera de uno de estos mundos distantes de "tamaño medio", que se conocen como clase, como mini-Neptunes.

Los hallazgos revisados ​​por pares se anunciaron el 2 de julio de 2019 a través de Hubblesite y se publicaron en la revista Nature Astronomy el 1 de julio de 2019.

El planeta es Gliese 3470 b, un mini-Neptuno que orbita una estrella enana roja. Pesa unas 12.6 masas terrestres calculadas, por lo que es mucho más masivo que la Tierra pero menos masivo que Neptuno en nuestro sistema solar (17 masas terrestres). Si se coloca en nuestro sistema solar, Gliese 3470 b encajaría muy bien entre la Tierra y Neptuno en términos de tamaño. Se cree que el planeta tiene un gran núcleo rocoso enterrado bajo una atmósfera profunda y aplastante de hidrógeno y helio.

Ilustración artística de la atmósfera y el interior de GJ 3470 b (arriba), así como de cómo se veía el sistema cuando el disco de escombros circunestelar todavía existía alrededor de la estrella (abajo). Imagen vía NASA / ESA / L. Hustak (STScI) / Hubblesite.

Gracias a los telescopios espaciales Hubble y Spitzer de la NASA, los científicos pudieron estudiar la atmósfera de Gliese 3470 b, la primera vez que se ha hecho para un planeta de este tipo. Según Bj rn Benneke, de la Universidad de Montreal en Canadá:

Este es un gran descubrimiento desde la perspectiva de la formación del planeta. El planeta orbita muy cerca de la estrella y es mucho menos masivo que Júpiter, 318 veces la masa de la Tierra, pero ha logrado acumular la atmósfera primordial de hidrógeno / helio que está en gran parte "no contaminada" por elementos más pesados. No tenemos nada como esto en el sistema solar, y eso es lo que lo hace llamativo.

Los investigadores pudieron analizar la composición de la atmósfera midiendo la absorción de la luz estelar a medida que el planeta pasaba frente a la estrella y luego pasaba detrás de la estrella. Cuando el planeta se mueve frente a la estrella, eso es un tránsito, al igual que cuando se puede ver que los planetas interiores de nuestro sol, Mercurio o Venus, transitan el sol como se ve desde la Tierra. Cuando se mueve hacia atrás, eso es un eclipse. Estos astrónomos observaron 12 tránsitos y 20 eclipses en total, proporcionándoles datos suficientes para analizar la atmósfera mediante espectroscopía (utilizando luz para determinar las huellas químicas de los gases en la atmósfera). Como dijo Benneke:

Por primera vez tenemos una firma espectroscópica de tal mundo.

Astrónomo Bjorn Benneke, a través de UdeMNouvelles.

También resultó que la atmósfera era mayormente despejada, con solo unos pocos peligros, lo que facilitaba mucho el estudio de su composición. Esto fue un poco sorprendente, según Benneke:

Esperábamos una atmósfera fuertemente enriquecida en elementos más pesados ​​como el oxígeno y el carbono que están formando abundante vapor de agua y gas metano, similar a lo que vemos en Neptuno. En cambio, encontramos una atmósfera que es tan pobre en elementos pesados ​​que su composición se asemeja a la composición rica en hidrógeno / helio del sol. Si el planeta se hubiera formado más lejos de la estrella, donde el agua y otros hielos astronómicos pueden condensarse, habríamos esperado ver más agua y metano en la atmósfera.

Concepto del artista que muestra la comparación de tamaño de GJ 3470 by Earth. Imagen a través de Radialvelocity / Wikipedia / CC BY-SA 4.0.

Aunque ahora hay más datos sobre el planeta, todavía hay una pregunta sobre cómo debería clasificarse, según Bennek. ¿Debería llamarse mini-Neptuno como se hace referencia ahora, o más bien una súper-Tierra (más grande que la Tierra pero más pequeña que una mini-Neptuno típica)?

¿O podría este planeta ser similar a los Júpiter calientes, planetas gigantes que son similares a Júpiter pero orbitan cerca de sus estrellas? A diferencia de los típicos Júpiter calientes, que se cree que se forman lejos de sus estrellas y luego migran hacia adentro, Bennett cree que Gliese 3470 b se formó justo donde orbita hoy. Teoriza que primero se formó como un planeta seco y rocoso que luego acreció rápidamente hidrógeno del disco circunestelar de gas y polvo alrededor de la estrella, y que el disco se disipó antes de que el planeta pudiera hacerse más grande:

Estamos viendo un objeto que fue capaz de acumular hidrógeno del disco protoplanetario, pero que no escapó para convertirse en un Júpiter caliente. Este es un régimen intrigante. El planeta se atascó siendo un sub-Neptuno.

Gliese 3470 b es solo un ejemplo de un planeta de tamaño mediano, por supuesto, pero conocer la composición de su atmósfera ayuda a los astrónomos a comprender cómo se formaron y evolucionaron estos mundos únicos, al menos en un sentido general. Esto es importante, ya que parecen ser uno de los tipos de planetas más comunes que existen.

Concepto artístico del próximo telescopio espacial James Webb. Podrá estudiar la atmósfera de Gliese 3470 by otros exoplanetas con mayor detalle que nunca. Imagen vía Northrop Grumman / Gizmodo.

También será interesante ver cómo las mini-Neptunas difieren de las super-Tierras, que también son más grandes que los planetas del tamaño de la Tierra (0.8 a 1.25 radios de la Tierra), pero un poco más pequeños que las mini-Neptunas (2 a 4 radios de la Tierra) ) Se cree que la mayoría de las súper-Tierras son rocosas, y algunas de ellas pueden tener océanos globales en sus superficies, según una investigación reciente. Junto con las súper-Tierras, ahora se piensa que las mini-Neptunas son el tipo más común de planetas en nuestra galaxia.

En un futuro relativamente cercano, el próximo telescopio espacial James Webb también examinará Gliese 3470 by estudiará su atmósfera con mayor detalle al verla en una longitud de onda infrarroja. Los astrónomos observarán los tránsitos y eclipses de GJ 3470 b en longitudes de onda de luz donde los peligros atmosféricos se vuelven cada vez más transparentes.

En pocas palabras: por primera vez, los astrónomos analizaron la atmósfera de un exoplaneta de tamaño mediano que es sustancialmente más grande que la Tierra, pero más pequeño que Neptuno.

Fuente: Un exoplaneta sub-Neptuno con una atmósfera de metano empobrecido de baja metalicidad y nubes dispersas de Mie

Via Hubblesite

Via UdeMNouvelles