ATMÓSFERA RICA EN AGUA EN UNA SÚPER-TIERRA (EXOPLANETA)

Detectan una atmósfera rica en agua en una súper-Tierra

 

Ilustración artística de un tránsito de GJ 1214 b. Crédito: NAOJ.

Un equipo de investigación de astrónomos y científicos planetarios japoneses ha usado dos cámaras ópticas del Telescopio Subaru; Suprime-Cam y la Faint Object Camera and Spectrograph (FOCAS), con un filtro azul para observar tránsitos planetarios de la súper-Tierra GJ 1214 b (Gilese 1214 b). El equipo investigó si el planeta tenía una atmósfera rica en agua o hidrógeno. Las observaciones de Subaru demuestran que el cielo de este planeta no exhibe una dispersión de Rayleigh fuerte, lo que podría predecir una atmósfera dominada por hidrógeno. Al combinar esta nueva información con los resultados de observaciones anteriores en otros colores, este nuevo resultado observacional implica que GJ 1214 b probablemente tiene una atmósfera rica en agua.

Las súper-Tierras son un tipo de exoplaneta con una masa y radio mayores que la Tierra, pero menores que los de los gigantes gaseosos del Sistema Solar, como Urano o Neptuno. No se sabe si las súper-Tierras son más similares a una “Tierra grande” o a un “Urano pequeño”, dado que los científicos aún no han determinado sus propiedades con detalle. Este equipo centró sus esfuerzos en investigar las características atmosféricas de la súper-Tierra GJ 1214 b, que se encuentra a 40 años-luz de nuestro planeta en la constelación de Ofiuco (el portador de la serpiente). Este planeta es una de las súper-Tierras mejor conocidas, descubierta por Charbonneau y sus colaboradores (2009) en el MEarth Project, que busca planetas habitables alrededor de estrellas pequeñas y cercanas. La investigación del equipo japonés examinó la dispersión de la luz de un tránsito de GJ 1214 b.

La teoría actual plantea que un planeta se desarrolla en un disco de gas denso alrededor de una estrella recientemente formada (es decir, un disco protoplanetario). El hidrógeno es un componente importante de un disco protoplanetario, y el hielo de agua es abundante en la zona exterior, más allá de lo que se conoce como “línea de nieve”. Diferentes estudios sobre la evolución de las súper-Tierras predicen que el hidrógeno o el vapor de agua son un componente atmosférico importante de dichos planetas. Determinar los componentes atmosféricos principales de un planeta puede ayudar a inferir su lugar de nacimiento y la historia de su formación.

Los tránsitos planetarios permiten a los científicos investigar cambios en la longitud de onda del brillo de la estrella, lo que indica la composición atmosférica del planeta. Una fuerte dispersión Rayleigh en la longitud de onda óptica es una poderosa evidencia de una atmósfera rica en hidrógeno. La dispersión de Rayleigh ocurre cuando las partículas de luz son dispersadas en un medio sin un cambio de longitud de onda. Dicha dispersión depende fuertemente de la longitud de onda; el efecto del tránsito es mayor en la longitud de onda azul en lugar de la roja.

El equipo usó las cámaras ópticas Suprime-Cam y FOCAS en el Telescopio Subaru de 8,2 metros con un filtro azul para buscar la dispersión de Rayleigh en la atmósfera de GJ 1214 b. La estrella de este sistema planetario es muy tenue en el azul por lo que fue un desafío para los investigadores determinar si el planeta tenía o no una fuerte dispersión Rayleigh.

Las observaciones del equipo demostraron que la atmósfera de GJ 1214 b no exhibe una fuerte dispersión de Rayleigh. Este resultado implica que el planeta tiene una atmósfera rica en agua o dominada por hidrógeno.

Aunque el equipo no descartó completamente la posibilidad de una atmósfera dominada por hidrógeno, los nuevos resultados observacionales combinados con los resultados de investigaciones anteriores en otros colores sugieren que GJ 1214 b probablemente tiene una atmósfera rica en agua. El equipo planea realizar observaciones de seguimiento en el futuro cercano para reforzar su conclusión.

Fuente: NAOJ

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