El Hubble Descubre un Exoplaneta con Metales Pesados

Telescopios Espaciales
2/8/2019
El Hubble Descubre un Exoplaneta con Metales Pesados
Concepto artístico del exoplaneta WASP-121b. Image Credit: NASA/Hubble

Observaciones realizadas por el Telescopio Espacial Hubble de la NASA revelan gas de magnesio y hierro fluyendo desde el extraño mundo fuera de nuestro sistema solar conocido como WASP-121b. Las observaciones representan la primera vez que los llamados "metales pesados", elementos más pesados que el hidrógeno y el helio, han sido vistos escapando de un Júpiter caliente, un exoplaneta gaseoso grande muy cerca de su estrella.

Normalmente, los planetas calientes del tamaño de Júpiter todavía son lo suficientemente fríos como para condensar elementos más pesados como el magnesio y el hierro en nubes.

Pero ese no es el caso de WASP-121b, que está orbitando tan peligrosamente cerca de su estrella que su atmósfera superior alcanza más de 2.500 ºC. La temperatura en la atmósfera superior de WASP-121b es aproximadamente 10 veces mayor que la de cualquier atmósfera planetaria conocida. El sistema WASP-121 reside a unos 900 años luz de la Tierra.

"Se han visto metales pesados en otros Júpiteres calientes antes, pero solo en la atmósfera inferior", explicó el investigador principal David Sing de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore, Maryland. "Así que no sabes si están escapando o no. Con WASP-121b, vemos magnesio y gas de hierro tan lejos del planeta que no están unidos gravitacionalmente".

La luz ultravioleta de la estrella anfitriona, que es más brillante y más caliente que el Sol, calienta la atmósfera superior y ayuda a escapar. Además, el escape de gas de magnesio y hierro puede contribuir al pico de temperatura, dijo Sing. "Estos metales harán que la atmósfera sea más opaca en el ultravioleta, lo que podría estar contribuyendo al calentamiento de la atmósfera superior", explicó.

El chisporroteante planeta está tan cerca de su estrella que está a punto de ser destrozado por la gravedad de la estrella. Esta distancia de abrazo significa que el planeta tiene forma de balón de fútbol debido a las fuerzas de marea gravitacionales.

"Elegimos este planeta porque es muy extremo", dijo Sing. "Pensamos que teníamos la oportunidad de ver escapar elementos más pesados. Hace tanto calor y es tan favorable de observar, que es la mejor oportunidad para encontrar la presencia de metales pesados. Estábamos buscando principalmente magnesio, pero ha habido indicios de hierro en la atmósfera de otros exoplanetas. Sin embargo, fue una sorpresa verlo tan claramente en los datos y a tan grandes altitudes tan lejos del planeta. Los metales pesados escapan en parte porque el planeta es tan grande e hinchado que su gravedad es relativamente débil. Este es un planeta que está siendo despojado activamente de su atmósfera ".

Los investigadores utilizaron el espectrógrafo de imágenes del telescopio espacial para buscar en la luz ultravioleta las firmas espectrales de magnesio y hierro impresas en la luz estelar que se filtraba a través de la atmósfera de WASP-121b cuando el planeta pasaba frente a su estrella o la transitaba.

Este exoplaneta también es un objetivo perfecto para el próximo telescopio espacial James Webb de la NASA para buscar agua y dióxido de carbono en luz infrarroja, que se puede detectar en longitudes de onda más largas y rojas. La combinación de observaciones del Hubble y Webb daría a los astrónomos un inventario más completo de los elementos químicos que componen la atmósfera del planeta.

El estudio de WASP-121b es parte de la encuesta PanCET, un programa del Hubble para observar 20 exoplanetas, que varían en tamaño desde súper-Tierras (varias veces la masa de la Tierra) hasta Júpiteres (que tiene más de 100 veces la masa de la Tierra), en el primer estudio comparativo ultravioleta, visible e infrarrojo a gran escala de mundos distantes.

Las observaciones de WASP-121b se suman a la historia en desarrollo de cómo los planetas pierden sus atmósferas primordiales. Cuando se forman los planetas, reúnen una atmósfera que contiene gas del disco en el que se formó el planeta y la estrella. Estas atmósferas consisten principalmente en gases primarios, más livianos, hidrógeno y helio, los elementos más abundantes en el universo. Esta atmósfera se disipa a medida que un planeta se acerca a su estrella.

"Los Júpiter calientes están hechos principalmente de hidrógeno, y el Hubble es muy sensible al hidrógeno, por lo que sabemos que estos planetas pueden perder el gas con relativa facilidad", dijo Sing. "Pero en el caso de WASP-121b, el gas de hidrógeno y helio está saliendo, casi como un río, y está arrastrando estos metales con ellos. Es un mecanismo muy eficiente para la pérdida de masa".

Actualizado: 2/8/2019