Telescopios de la NASA encuentran claros cielos y Vapor de agua en exoplaneta

Se muestra un planeta tipo Neptuno de tamaño con una atmósfera clara cruzando delante de su estrella en representación de este artista. Crédito de la imagen: NASA/JPL-Caltech

24 de septiembre de 2014

Utilizando los datos de tres telescopios espaciales de la NASA, Hubble, Spitzer y Kepler, los astrónomos han descubierto despejados y humeante vapor de agua en un planeta gaseoso fuera de nuestro sistema solar. El planeta es aproximadamente del tamaño de Neptuno, por lo que es el planeta más pequeño del cuales las moléculas de cualquier tipo se han detectado.

"Este descubrimiento es un señalamiento significativo en el camino para finalmente analizar la composición de la atmósfera de los planetas más pequeños, rocosos más como la tierra," dijo John Grunsfeld, Administrador Adjunto de la dirección de misiones de ciencia de la NASA. "Tales logros sólo son posibles hoy con las capacidades combinadas de estos observatorios únicas y poderosos".

Nubes en la atmósfera de un planeta pueden bloquear la vista a las moléculas subyacentes que revelan información sobre la composición y la historia del planeta. Encontrar cielos despejados en un planeta del tamaño de Neptuno es una buena señal que los planetas más pequeños podrían tener igualmente buena visibilidad.

Los científicos estaban emocionados por descubrir cielos despejados en un planeta relativamente pequeño, del tamaño de Neptuno, utilizando el poder combinado de Hubble de la NASA, telescopios espaciales Spitzer y Kepler. La vista desde este planeta--si fuera posible para volar una nave espacial en sus capas gaseosas--se ilustra a la derecha. Antes de ahora, todos los planetas observados en este rango de tamaño fue hallados a las capas de nubes altas que bloquearon la capacidad de detectar moléculas en la atmósfera del planeta (ilustrada a la izquierda).

El planeta claro, llamado HAT-P-11b, es gaseoso con un núcleo rocoso, mucho como nuestro propio Neptuno. Su atmósfera puede ser más profunda por las nubes, pero las nuevas observaciones demuestran que la región superior sin nubes. Esta buena visibilidad permitió a los científicos detectar moléculas de vapor de agua en la atmósfera del planeta.

 Image credit:
NASA/JPL-Caltech

"Cuando los astrónomos fueron observando en la noche con telescopios, dicen 'clear skies' que significa buena suerte," dijo Jonathan Fraine del autor principal de la Universidad de Maryland, College Park, de un nuevo estudio que aparecen en la revista Nature. "En este caso, encontramos cielos despejados en un planeta lejano. Eso es una suerte para nosotros porque significa que las nubes no bloquean nuestra visión de las moléculas de agua."

El planeta, HAT-P-11b, está catalogado como un exo-Neptuno, un planeta del tamaño de Neptuno que orbita la estrella HAT-P-11. Está situado a 120 años luz en la constelación Cygnus. Este planeta orbita más cercano a su estrella que lo hace nuestro Neptuno a nuestro Sol, haciendo una vuelta aproximadamente cada cinco días. Es un mundo cálido pensado para tener un núcleo rocoso y una atmósfera gaseosa. No se sabe mucho acerca de la composición del planeta, u otros exo-Neptunes, hasta ahora.

Parte del desafío en el análisis de las atmósferas de los planetas como éste es su tamaño. Grandes planetas Júpiter son fáciles de ver debido a su impresionante circunferencia y atmósferas relativamente infladas. De hecho, los investigadores ya han detectado vapor de agua en las atmósferas de los planetas. El puñado de pequeños planetas observados previamente había demostrado ser más difícil de sondear, en parte porque todos ellos parecían estar nublados.

En el nuevo estudio, los astrónomos se dispusieron a Mira la atmósfera de HAT-P-11b, sin saber si su clima llamaría por las nubes. Usaron amplio campo cámara 3 de Hubble y una técnica llamada espectroscopia de transmisión, en la que un planeta se observa como se cruza delante de su estrella. Filtros de luz de las estrellas a través del borde de la atmósfera del planeta. Si existen moléculas como el vapor de agua, absorbe algunas de las estrellas, dejando firmas distintas en la luz que llega a nuestros telescopios.

Transmisión espectro de HAT-P-11b 

 

 Una parcela del espectro de transmisión para el exoplaneta HAT-P-11b, con los datos de Kepler de la NASA, Hubble y Spitzer observatorios combinandos. Los resultados muestran una detección robusta de absorción de agua en los datos de Hubble. Espectros de transmisión de los modelos atmosféricos seleccionados se trazan para la comparación.

 Image credit:
NASA/ESA/STScI

 

Usando esta estrategia, Hubble fue capaz de detectar el vapor de agua en HAT-P-11b. Pero antes de que el equipo podría celebrar cielos claros en el exo-Neptuno, debían mostrar que starspots--refrigerador "pecas" sobre la faz de estrellas--no eran las verdaderas fuentes de vapor de agua. Starspots fresco en la estrella de los padres puede contener vapor de agua que erróneamente podría parecer del planeta.

El equipo se dirigió a Kepler y Spitzer. Kepler había estado observando un pedazo de cielo por años, y HAT-P-11b . Esos datos de luz visible se combinaron con las observaciones de Spitzer específicas adoptadas en longitudes de onda infrarrojas. Mediante la comparación de estas observaciones, los astrónomos descubrieron que los starspots eran demasiado calientes para tener todo el vapor. Fue en ese momento que el equipo podría celebrar detecta el vapor de agua en un mundo único en nuestro sistema solar. Este descubrimiento indica que el planeta no tenía las nubes tapando la vista, una señal de esperanza que más despejados planetas pueden ser localizados y analizados en el futuro.

"Pensamos que exo-Neptunes pueden tener diversas composiciones, que reflejan sus historias de formación," dijeron el coautor del estudio Heather Knutson del Instituto de tecnología de California en Pasadena. "Ahora con datos como estos, podemos comenzar a armar un relato sobre el origen de estos mundos lejanos."

 

Los resultados de todos los tres telescopios demuestran que HAT-P-11b se cubrió en vapor de agua, el gas de hidrógeno y es probable que otras moléculas todavía-a-ser-identificados. Los teóricos elaborará nuevos modelos para explicar el maquillaje y los orígenes del planeta.

"Estamos trabajando nuestro camino desde Jupiters calientes a exo-Neptunes, la línea," dijo Drake Deming, coautor del estudio que es también de la Universidad de Maryland. "Queremos ampliar nuestro conocimiento a una diversa gama de exoplanetas".

Los astrónomos planean examinar a exo-Neptunes más en el futuro y esperan aplicar el mismo método a súper-tierras--primos masivos, rocas como nuestro mundo con hasta 10 veces la masa. Aunque nuestro sistema solar no tiene una súper-Tierra, la misión Kepler de la NASA es encontrarlos en tropel alrededor de otras estrellas. James Webb Space Telescope de la NASA, programado para lanzar en el 2018, se realizará una búsqueda súper-tierras para detectar signos de vapor de agua y otras moléculas; Sin embargo, encontrar signos de océanos y potencialmente mundos habitables está probablemente lejos.

 

"El trabajo que estamos haciendo ahora es importante para futuros estudios de súper-tierras y planetas más pequeños, porque queremos ser capaces de elegir por adelantado los planetas con atmósferas claras que nos detectará las moléculas," dijo Knutson.

Una vez más, los astrónomos a cruzar los dedos para cielos despejados.

 

 Whitney Clavin
Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Calif.
818-354-4673
whitney.clavin@jpl.nasa.gov

Felicia Chou
NASA Headquarters, Washington
202-358-0257
felicia.chou@nasa.gov

Donna Weaver / Ray Villard
Space Telescope Science Institute, Baltimore, Md.
410-338-4493 / 410-338-4514
dweaver@stsci.edu / villard@stsci.edu

Michele Johnson
Ames Research Center
Moffett Field, Calif.
650-604-4789
michele.johnson@nasa.gov 

 

Traducción: El Quelonio Volador