Atmósfera, no flujos de lava, para Exoplanet 55 Cancri e

Estudios previos de 55 Cancri e no han podido determinar si esta súper-Tierra alberga una atmósfera. Un nuevo estudio resuelve la pregunta.

Una nueva investigación sugiere que el exoplaneta súper-Tierra 55 Cancri e, representado con su estrella en el concepto de este artista, probablemente tenga una atmósfera espesa que rodea todo el planeta.
NASA / JPL-Caltech

El exoplaneta 55 Cancri e es un cifrado. Los astrónomos han ido de ida y vuelta en su naturaleza: ¿mundo de agua, mundo de diamantes o infierno volcánico? Parte del enigma ha sido si el planeta es roca desnuda o tiene una atmósfera. Estudios previos han mostrado resultados ambiguos.

Ahora, una nueva investigación de Isabel Angelo y Renyu Hu (ambas en JPL-Caltech) publicada en el Astrophysical Journal de diciembre (texto completo aquí) parece haber resuelto la cuestión: 55 Cancri e probablemente tiene una atmósfera y una atmósfera sustancial.

Un planeta de muchas caras

55 Cancri e, también llamado Janssen por el inventor del telescopio óptico, se encuentra en una órbita abrasadora cerca de una estrella a 40 años luz de distancia. A ocho veces la masa de la Tierra y casi el doble de su radio, se clasifica como una súper Tierra caliente, más grande que la Tierra pero más pequeña que Neptuno.

Pero no hay nada parecido a la Tierra en este planeta. Su densidad promedio es tan alta (5.7 7.2 g / cm 3, en comparación con 5.5 g / cm 3 para la Tierra), que los astrónomos han considerado un océano en todo el planeta o un interior en forma de diamante. Ninguno de esos escenarios se ha desarrollado hasta ahora: un océano tendría que estar en un estado súper crítico para sobrevivir al intenso calor de la estrella y es poco probable que el interior de un diamante se deba a la composición de la estrella anfitriona.

Igualmente difícil de determinar es si este planeta alberga una atmósfera: las observaciones han mostrado resultados ambiguos.

Brice-Olivier Demory (Universidad de Berna, Suiza) dirigió un equipo para tomar observaciones del telescopio espacial Spitzer del planeta mientras rodeaba su estrella, observando no solo los tránsitos del planeta sino todo lo demás para medir el brillo del planeta en una órbita completa . El telescopio infrarrojo actuaba como gafas de visión nocturna, permitiendo a los astrónomos ver cuánto calor emitía el planeta.

Según la interpretación de Demory y sus colegas de los datos, el planeta es un ardiente 1400K de noche, casi cinco veces la temperatura de la superficie promedio de la Tierra. Los días son aún más calurosos a 2700K. El planeta está en una órbita bloqueada por las mareas que obliga al mismo lado a apuntar a la estrella en todo momento, pero la diferencia de temperatura es tan extrema que los astrónomos concluyeron que o no hay atmósfera, o hay una atmósfera pero solo en el día

Esta ilustración animada muestra flujos de lava en el lado del día de 55 Cancri e, un escenario sugerido, entre otras cosas, para explicar las diferencias extremas entre el día y la noche del planeta.

Sin embargo, los datos de Spitzer también mostraron que el punto más caliente del planeta se desplaza al menos 30 grados desde el centro del hemisferio. Esto significa que algo está recirculando el calor, al menos durante el día. Si no es un ambiente, ¿entonces qué? El equipo de Demory sugirió que los flujos de lava alejan el calor del centro del hemisferio lateral, pero como señala Demory, "siempre nos sentimos incómodos con esta explicación".

Ahora, los teóricos Angelo y Hu tomaron esas mismas observaciones de Spitzer y compararon los datos con un modelo de computadora de la atmósfera del planeta. El modelo tiene en cuenta la luminosidad y el calor de la estrella, y describe qué tan bien la atmósfera transporta el calor. El resultado es una interpretación diferente de los datos. La diferencia de temperatura medida entre el día y la noche es de solo 900K en lugar de 1300K. Esta diferencia, aunque todavía está muy lejos de nuestra experiencia terrestre, es compatible con una atmósfera que rodea el planeta.

Además de eliminar el escenario de flujo de lava, Angelo y Hu también descartan una atmósfera a base de agua o dióxido de carbono. Sin embargo, las observaciones son consistentes con una atmósfera basada en nitrógeno o monóxido de carbono. Independientemente de la atmósfera, tiene que ser bastante gruesa para sobrevivir tan cerca de la estrella.

"Angelo y Hu han adoptado un enfoque simple que realmente me gusta", dice Demory. "Esto amplía la visión que teníamos hace dos años".

Ahora la pelota aterriza una vez más en la cancha de observadores. Si bien las observaciones de Spitzer han demostrado ser invaluables para comprender las emisiones de calor del planeta, las observaciones de luz visible mejorarán nuestra comprensión de la luz reflejada del planeta. Demory, miembro del equipo científico de caracterización de satélites de exoplanetas (CHEOPS), aboga por cientos de horas para monitorear el extraño mundo de 55 Cancri e una vez que CHEOPS se lance en 2019.