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El planeta ‘Júpiter caliente’ mata y devora a su vecino del tamaño de Mercurio

Las olas de calor aquí en la Tierra pueden ser incómodas o incluso peligrosas para algunos, pero nuestro planeta no tiene un mundo tan caliente como WASP-76 b.

Los astrónomos observaron más de cerca el exoplaneta, que se elevó a unos 4350 grados Fahrenheit (2400 grados Celsius), lo suficientemente caliente como para vaporizar el hierro. En el proceso, el equipo identificó 11 elementos químicos en la atmósfera de la Tierra y midió sus cantidades.

Sorprendentemente, algunos de los elementos formadores de rocas detectados en este planeta distante ni siquiera han sido medidos en los gigantes gaseosos del sistema solar, Saturno y Júpiter.

«Es realmente raro que un exoplaneta a cientos de años luz de distancia pueda enseñarnos algo sobre nuestro propio sistema solar que de otro modo no hubiéramos aprendido sobre nuestro propio sistema solar», dijo el líder del equipo, el Dr. Stefan Peltier dijo en un comunicado. «Ese es el caso con este estudio».

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Ilustración artística del exoplaneta caliente de Júpiter WASP-76 b (usando datos de 2020). (Crédito de la imagen: Trurle, CC BY-SA 4.0 a través de Wikimedia Commons)

WASP-76 b Este extraño planeta se encuentra a unos 634 años luz de distancia en la constelación de Piscis y es increíblemente cálido debido a su proximidad a su estrella madre. Clasificado como un «Júpiter hipercaliente», el exoplaneta es un planeta masivo muy cerca de su estrella, a una doceava parte de la distancia de la estrella WASP-76 que Mercurio está del sol.

Esto le da algunas otras propiedades notables a WASP-76 b, que tarda 1,8 días terrestres en orbitar su estrella. Aunque el planeta tiene solo un 85 por ciento de la masa de Júpiter, tiene casi el doble de ancho que los gigantes gaseosos del sistema solar y unas seis veces el volumen de Júpiter. Este es el resultado de la intensa radiación de la estrella «inflando» el planeta.

WASP-76 b ha sido objeto de un intenso estudio desde su descubrimiento en 2013 como parte del programa Wide Angle Search for Planets (WASP). Esto condujo a la clasificación de múltiples elementos en su atmósfera. Lo más notable fue el descubrimiento de 2020 de que el hierro se evapora desde el lado que mira permanentemente a la estrella de un planeta bloqueado por mareas hacia el «lado nocturno» relativamente más frío, mira permanentemente al espacio y se condensa, cayendo como lluvia de hierro.

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Inspirándose en estudios anteriores de WASP-76 b, Pelletier se inspiró para obtener nuevas observaciones de WASP-76 b utilizando el espectrógrafo óptico de alta resolución MAROON-X en el telescopio Gemini North de 8 metros en Hawái, parte del telescopio internacional Gemini. Observatorio de Observaciones. Esto permitió al equipo estudiar la composición de los Júpiter ultracalientes con un detalle sin precedentes.

Debido a la increíble temperatura de WASP-76 b, los elementos que normalmente forman rocas en planetas terrestres como la Tierra, como el magnesio y el hierro, se vaporizan y acechan como gases en la atmósfera superior del planeta.

Esta imagen muestra una vista nocturna del exoplaneta WASP-76 b. El exoplaneta gigante súper caliente tiene un lado diurno que se calienta a más de 4350 grados Fahrenheit (2400 grados Celsius), lo suficientemente caliente como para vaporizar los metales. Los fuertes vientos transportan el vapor de hierro a las noches más frescas, donde se condensa en gotas de hierro. En el lado izquierdo de la imagen, vemos el límite vespertino del exoplaneta, donde pasa del día a la noche. (Crédito de la imagen: ESO/M. Kornmesser, CC BY 4.0 a través de Wikimedia Commons)

Esto significa que estudiar este mundo podría dar a los astrónomos una visión sin igual de la presencia y abundancia de elementos formadores de rocas en las atmósferas de los planetas gigantes. Esto es imposible para planetas gigantes más fríos como Júpiter, donde los elementos residen más abajo en la atmósfera, haciéndolos indetectables.

En su estudio de WASP-76 b, Pelletier y sus colegas descubrieron que la abundancia de elementos como manganeso, cromo, magnesio, vanadio, bario y calcio coincidía estrechamente no solo con la abundancia en su propia estrella, sino también en cantidades muy grandes. . encontrado en la luz del sol.

Las abundancias elementales vistas no son arbitrarias, son el resultado de sucesivas generaciones de estrellas procesando hidrógeno y helio durante miles de millones de años. Las estrellas producen elementos más pesados ​​hasta que se les acaba el combustible de fusión y mueren en una explosión de supernova. Esta explosión liberó estos elementos en el universo, donde se convirtieron en los componentes básicos de la próxima estrella, mientras que el material restante alrededor de estas estrellas recién nacidas sirvió como un disco protoplanetario que, como su nombre indica, podría dar lugar a planetas. Esto significa que las estrellas de una edad similar tienen una composición similar, con la misma abundancia de elementos más pesados ​​que el hidrógeno y el helio, que los astrónomos llaman «metales».

Sin embargo, debido a que los planetas terrestres como el nuestro se forman a través de un proceso más complejo, no tienen la misma abundancia de elementos pesados ​​que las estrellas. De hecho, el nuevo estudio muestra que WASP-76 b tiene una composición similar a la de su estrella, lo que significa que también es similar en composición al material del disco protoplanetario que colapsó para crearlo. Esto es probablemente cierto para todos los planetas gigantes.

WASP-76 b, el llamado «Júpiter caliente», se está acercando peligrosamente a su estrella anfitriona, que está calentando la atmósfera del planeta a temperaturas alarmantes. (Crédito de la imagen: Observatorio Internacional Gemini/NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva/Spaceengine/M. Zamani, CC BY 4.0 a través de Wikimedia Commons)

Sin embargo, no todos los hallazgos sobre el componente b de WASP-76 fueron como se esperaba. El equipo descubrió que la atmósfera de Wasp-76 b parecía estar «agotada» de ciertos elementos.

«Los elementos que parecen faltar en la atmósfera de WASP-76 b son aquellos que requieren temperaturas más altas para evaporarse, como el titanio y el aluminio», dijo Peltier. «Al mismo tiempo, los elementos que se ajustan a nuestras predicciones, como el manganeso, el vanadio o el calcio, se evaporan a temperaturas ligeramente más bajas».

El equipo interpreta esta pérdida como la sensibilidad a la temperatura de la composición de la atmósfera superior del gigante gaseoso. Dependiendo de la temperatura a la que se condense el elemento, existe como gas en la atmósfera superior o desaparece al condensarse en un líquido y hundirse en las capas inferiores. Más abajo en la atmósfera, el elemento no puede absorber la luz, lo que hace que su firma «huella digital» desaparezca en las observaciones.

«Si se confirma, este hallazgo significaría que dos exoplanetas gigantes con temperaturas ligeramente diferentes podrían tener atmósferas muy diferentes –explica Peltier–. Es un poco como dos jarras de agua, una a -1°C». +1 °C. Por ejemplo, se observa calcio en WASP-76 b, pero es posible que no se observe en WASP-76 b. Un planeta ligeramente más frío».

El equipo hizo otro descubrimiento importante sobre la atmósfera de WASP-76 b, que contiene un compuesto llamado óxido de vanadio. Este compuesto ha sido detectado por primera vez en la atmósfera de un exoplaneta. El descubrimiento será de gran interés para los astrónomos porque el óxido de vanadio puede tener un gran impacto en los planetas gigantes calientes.

«Esta molécula juega un papel similar al del ozono en la atmósfera de la Tierra: es muy eficaz para calentar la atmósfera superior», explicó Peltier, por debajo de lo que se suele ver en los planetas fríos.

El equipo también encontró una abundancia de níquel mayor a la esperada alrededor de WASP-76 b, lo que podría significar que en algún momento de su historia, el gigante gaseoso engulló un planeta más pequeño, similar a Mercurio, rico en El mundo similar a la Tierra de este elemento.

Los astrónomos detrás de estas revelaciones continuarán estudiando este exoplaneta y otros mundos similares, tratando de descubrir cómo la temperatura afecta la composición de su atmósfera. Al hacerlo, el equipo dice que espera que algo de lo que aprendan pueda aplicarse a planetas gigantes más cercanos a la Tierra.

Un artículo publicado el miércoles (14 de junio) en la revista Nature describe la investigación.

Publicado originalmente en Space.com.

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