HAT-P-26b, exoplaneta con una atmósfera primitiva.

Un <<Neptuno cálido>> tiene una atmósfera inesperadamente primitiva.
Imagen de artista de un <<Neptuno cálido>>.

Un estudio que combina observaciones de los telescopios espaciales Hubble y Spitzer de la NASA revela que el lejano planeta HAT-P-26b tiene una atmósfera primitiva compuesta casi totalmente de hidrógeno y helio. Ubicado a unos 437 años luz de distancia, el HAT-P-26b orbita una estrella aproximadamente el doble de antigua que el sol.

El análisis es uno de los estudios más detallados hasta la fecha de un "cálido Neptuno", o un planeta que es de tamaño Neptuno y cerca de su estrella. Los investigadores determinaron que la atmósfera de HAT-P-26b es relativamente clara de nubes y tiene una firma fuerte de agua, aunque el planeta no es un mundo de agua. Esta es la mejor medida de agua hasta la fecha en un exoplaneta de este tamaño.

El descubrimiento de una atmósfera con esta composición en este exoplaneta tiene implicaciones para cómo los científicos piensan acerca del nacimiento y desarrollo de los sistemas planetarios. Comparado con Neptuno y Urano, los planetas de nuestro sistema solar con aproximadamente la misma masa, HAT-P-26b probablemente se formaron o bien más cerca de su estrella anfitriona o más tarde en el desarrollo de su sistema planetario, o ambos.

"Los astrónomos han comenzado a investigar las atmósferas de estos planetas lejanos de masa de Neptuno, y casi de inmediato, encontramos un ejemplo que va en contra de la tendencia en nuestro sistema solar", dijo Hannah Wakeford, investigadora postdoctoral en el Goddard Space Flight Center de la NASA En Greenbelt, Maryland, y principal autor del estudio publicado en el 12 de mayo de 2017, ésto es un problema para la Ciencia. "Este tipo de resultado es inesperado por eso me encanta explorar las atmósferas de los planetas alienígenas".

Para estudiar la atmósfera de HAT-P-26b, los investigadores usaron datos de tránsitos, ocasiones en que el planeta pasó frente a su estrella anfitriona. Durante un tránsito, una fracción de la luz de las estrellas se filtra a través de la atmósfera del planeta, que absorbe algunas longitudes de onda de luz, pero no otras. Al mirar cómo las firmas de la luz de las estrellas cambian como resultado de esta filtración, los investigadores pueden trabajar hacia atrás para determinar la composición química de la atmósfera.

En este caso, el equipo reunió datos de cuatro tránsitos medidos por Hubble y dos vistos por Spitzer. Juntas, esas observaciones cubrieron una amplia gama de longitudes de onda desde la luz amarilla a través de la región del infrarrojo cercano.

"Tener tanta información sobre un cálido Neptuno es todavía raro, por lo que el análisis de estos conjuntos de datos es un logro en sí mismo", dijo el co-autor Tiffany Kataria del Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Pasadena, California.

Debido a que el estudio proporcionó una medida precisa del agua, los investigadores pudieron usar la firma del agua para estimar la metalicidad del HAT-P-26b. Los astrónomos calculan la metalicidad, una indicación de lo rico que es el planeta en todos los elementos más pesados ​​que el hidrógeno y el helio, porque les da pistas sobre cómo se formó un planeta.

Para comparar planetas por sus metalicidades, los científicos usan el sol como un punto de referencia, casi como describir cuántas bebidas de cafeína tienen comparándolas con una taza de café. Júpiter tiene una metalicidad de 2 a 5 veces la del sol. Para Saturno, es alrededor de 10 veces más que el sol. Estos valores relativamente bajos significan que los dos gigantes gaseosos se hacen casi enteramente de hidrógeno y helio.

Los gigantes de hielo Neptuno y Urano son más pequeños que los gigantes de gas, pero más ricos en los elementos más pesados, con metalicidades de aproximadamente 100 veces la del sol. Por lo tanto, para los cuatro planetas exteriores de nuestro sistema solar, la tendencia es que las metalicidades son más bajas para los planetas más grandes.

Los científicos piensan que esto sucedió porque, a medida que el sistema solar estaba tomando forma, Neptuno y Urano se formaron en una región hacia las afueras del enorme disco de polvo, gas y escombros que se arremolinaban alrededor del sol inmaduro. Resumiendo el complicado proceso de formación planetaria en pocas palabras: Neptuno y Urano habría sido bombardeado con una gran cantidad de restos helados que eran ricos en elementos más pesados. Júpiter y Saturno, que se formaron en una parte más cálida del disco, habrían encontrado menos restos helados.

Dos planetas más allá de nuestro sistema solar también se ajustan a esta tendencia. Uno es el planeta de masa de Neptuno HAT-P-11b, el otro es WASP-43b, un gigante de gas dos veces más grande que Júpiter.

Pero Wakeford y sus colegas descubrieron que el HAT-P-26b es la tendencia. Determinaron que su metalicidad es sólo 4.8 veces la del Sol, mucho más cerca del valor de Júpiter que de Neptuno.

"Este análisis demuestra que hay mucha más diversidad en las atmósferas de estos exoplanetas de lo que estábamos esperando, lo que está proporcionando una visión de cómo los planetas pueden formar y evolucionar de manera diferente que en nuestro sistema solar", dijo David K. Sing de la Universidad de Exeter y el segundo autor del artículo. "Yo diría que ha sido un tema en los estudios de los exoplanetas: los investigadores siguen encontrando una sorprendente diversidad".

Créditos:
JPL administra el Telescopio Espacial Spitzer para la Dirección de Misión Científica de la NASA, Washington. Las operaciones de la ciencia se llevan a cabo en el Centro de Ciencias Spitzer en Caltech en Pasadena. Las operaciones de las naves espaciales se basan en Lockheed Martin Space Systems Company, Littleton, Colorado. Los datos se archivan en el Archivo de Ciencia Infrarroja ubicado en el Centro de Procesamiento y Análisis Infrarrojos de Caltech. Caltech gestiona JPL para la NASA.

El Telescopio Espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la NASA y la ESA (European Space Agency). El Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, maneja el telescopio. El Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial (STScI) en Baltimore conduce las operaciones de la ciencia del Hubble. STScI es operado por la NASA por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía, Inc., en Washington.

Escrito por Elizabeth Zubritsky.

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