miércoles, noviembre 08, 2017

Hubble observa exoplaneta que nieva protector solar

Nepturo de óxido de titanio durante la noche deja a Dayside sin nubes y más fresco

Los viajeros a la parte nocturna del exoplaneta Kepler-13Ab deben empacar un paraguas porque serán arropados con precipitación. Pero no es el tipo de precipitación acuosa que cae en la Tierra. En este mundo extraño, la precipitación está en forma de protector solar.



Irónicamente, el protector solar (óxido de titanio) no es necesario en este lado del planeta porque nunca recibe la luz del sol. Pero embotellar algo de protección contra la luz del sol es una buena idea si los viajeros planean visitar el día ardiente y permanente, que siempre enfrenta a su estrella. Claro que los visitantes no encontrarán ningún protector solar que se necesite con urgencia en esta parte del planeta.

Los astrónomos no detectaron el óxido de titanio directamente. Utilizaron Hubble para encontrar que la temperatura atmosférica se hace cada vez más fría con la altitud en Kepler-13Ab, que era contraria a lo que esperaban. Si el óxido de titanio estuviera en la atmósfera diurna, absorbería la luz y calentaría la atmósfera superior. En cambio, los fuertes vientos llevan el óxido de titanio al lado permanentemente oscuro del planeta donde se condensa para formar nubes y precipitaciones. La aplastante gravedad del planeta arrastra todo el óxido de titanio tan abajo que no puede reciclarse a la atmósfera superior durante el día.

Las observaciones de Hubble representan la primera vez que los astrónomos han detectado este proceso de precipitación, llamado "trampa fría", en un exoplaneta.

Kepler-13Ab es uno de los planetas más conocidos, con una temperatura cercana a los 5.000 grados Fahrenheit. El sistema Kepler-13 reside a 1.730 años luz de la Tierra.

La historia completa

El Telescopio Espacial Hubble de la NASA ha encontrado un planeta caluroso y abrasador fuera de nuestro sistema solar donde "nieva" el protector solar. El problema es que la precipitación con protector solar (óxido de titanio) solo ocurre en el lado nocturno permanente del planeta. Cualquier posible visitante al exoplaneta, llamado Kepler-13Ab, necesitaría embotellar un poco de ese protector solar, porque no lo encontrarán en el lado ardiente y diurno, que siempre enfrenta a su estrella anfitriona.

Los astrónomos del Hubble sugieren que los poderosos vientos llevan el óxido de titanio hacia el lado más frío de la noche, donde se condensa en escamas cristalinas, forma nubes y se precipita en forma de nieve. La fuerte gravedad superficial de Kepler-13Ab, seis veces mayor que la de Júpiter, saca la nieve de óxido de titanio de la atmósfera superior y la atrapa en la atmósfera inferior.

Los astrónomos que usan Hubble no buscaron específicamente el óxido de titanio. En su lugar, observaron que la atmósfera del planeta gigante es más fría a mayor altura, lo que es contrario a lo esperado. Este hallazgo llevó a los investigadores a concluir que una forma gaseosa absorbente de la luz de óxido de titanio, comúnmente encontrada en esta clase de planeta gigante gaseoso, conocido como "Júpiter caliente", se ha eliminado de la atmósfera del lado diurno.


Las observaciones de Hubble representan la primera vez que los astrónomos han detectado este proceso de precipitación, llamado "trampa fría", en un exoplaneta.

Sin el gas de óxido de titanio para absorber la luz de las estrellas entrantes en el lado diurno, la temperatura atmosférica se vuelve más fría a medida que aumenta la altitud. Normalmente, el óxido de titanio en las atmósferas de los Júpiter calientes absorbe la luz y la vuelve a irradiar en forma de calor, haciendo que la atmósfera se vuelva más cálida a mayores altitudes.

Este tipo de observaciones proporcionan información sobre la complejidad del clima y la composición atmosférica en los exoplanetas, y pueden ser aplicables algún día para analizar la capacidad de habitabilidad de los planetas del tamaño de la Tierra.

"En muchos sentidos, los estudios atmosféricos que estamos realizando en los Júpiter calientes ahora son análisis de cómo vamos a realizar estudios atmosféricos en planetas terrestres similares a la Tierra", dijo el investigador principal Thomas Beatty de la Universidad Estatal de Pensilvania en University Park. "Los Júpiter calientes nos proporcionan las mejores vistas de cómo son los climas en otros mundos. Comprender las atmósferas de estos planetas y cómo funcionan, lo cual no se entiende en detalle, nos ayudará cuando estudiemos estos planetas más pequeños que son más difíciles de ver, y tienen características más complicadas en sus atmósferas ".

El equipo de Beatty seleccionó Kepler-13Ab porque es uno de los exoplanetas conocidos más calientes, con una temperatura diurna de casi 5.000 grados Fahrenheit. Las observaciones anteriores de otros Júpiter calientes han revelado que las atmósferas superiores aumentan la temperatura. Incluso a temperaturas mucho más frías, la mayoría de los gigantes gaseosos de nuestro sistema solar también exhiben este fenómeno.

Kepler-13Ab está tan cerca de su estrella madre que está bloqueado por mareas. Un lado del planeta siempre se enfrenta a la estrella; el otro lado está en permanente oscuridad. (Del mismo modo, nuestra luna está bloqueada a la Tierra, solo un hemisferio es permanentemente visible desde la Tierra).

Las observaciones confirman una teoría de hace varios años de que este tipo de precipitación podría ocurrir en planetas masivos y calientes con una poderosa gravedad.

"Es de suponer que este proceso de precipitación está ocurriendo en la mayoría de los Júpiter calientes observados, pero esos gigantes gaseosos tienen menor gravedad superficial que Kepler-13Ab", explicó Beatty. "La nieve de óxido de titanio no cae lo suficientemente lejos en esas atmósferas, y luego vuelve a ser barrida hacia el lado diurno más caliente, se revaporiza y vuelve a un estado gaseoso".

Los investigadores utilizaron Wide Field Camera 3 de Hubble para realizar observaciones espectroscópicas de la atmósfera del exoplaneta en luz infrarroja cercana. Hubble hizo las observaciones mientras el mundo distante viajaba detrás de su estrella, un evento llamado eclipse secundario. Este tipo de eclipse produce información sobre la temperatura de los constituyentes en la atmósfera del lado diurno del exoplaneta.

"Estas observaciones de Kepler-13Ab nos dicen cómo se forman condensados ​​y nubes en las atmósferas de los Júpiter muy calientes, y cómo la gravedad afectará la composición de una atmósfera", explicó Beatty. "Al mirar estos planetas, necesitas saber no solo qué tan calientes están, sino cómo es su gravedad".


El sistema Kepler-13 reside a 1.730 años luz de la Tierra.

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