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    El Hubble detecta un exoplaneta con una atmósfera de agua brillante

    Crédito:Engine House VFX, At-Bristol Science Center, Universidad de Exeter

    Los científicos han encontrado la evidencia más sólida hasta la fecha de una estratosfera en un planeta enorme fuera de nuestro sistema solar. con una atmósfera lo suficientemente caliente para hervir el hierro.

    Un equipo internacional de investigadores, dirigido por la Universidad de Exeter, hizo el nuevo descubrimiento al observar moléculas de agua brillantes en la atmósfera del exoplaneta WASP-121b con el Telescopio Espacial Hubble de la NASA.

    Para estudiar la estratosfera del gigante gaseoso, una capa de la atmósfera donde la temperatura aumenta con las altitudes más altas, los científicos utilizaron la espectroscopia para analizar cómo cambiaba el brillo del planeta en diferentes longitudes de onda de luz.

    Vapor de agua en la atmósfera del planeta, por ejemplo, se comporta de manera predecible en respuesta a diferentes longitudes de onda de luz, dependiendo de la temperatura del agua. A temperaturas más frías, El vapor de agua en la atmósfera superior del planeta bloquea la luz de longitudes de onda específicas que irradian desde las capas más profundas hacia el espacio. Pero a temperaturas más altas, en cambio, las moléculas de agua en la atmósfera superior brillan en estas longitudes de onda.

    El fenómeno es similar a lo que ocurre con los fuegos artificiales, que obtienen sus colores de los productos químicos que emiten luz. Cuando las sustancias metálicas se calientan y vaporizan, sus electrones se mueven a estados de mayor energía. Dependiendo del material, estos electrones emitirán luz en longitudes de onda específicas a medida que pierden energía:el sodio produce amarillo anaranjado y el estroncio produce rojo en este proceso, por ejemplo.

    Las moléculas de agua en la atmósfera de WASP-121b emiten radiación de manera similar a medida que pierden energía, pero tiene forma de luz infrarroja, que el ojo humano no puede detectar.

    La investigación se publica en una revista científica líder Naturaleza .

    "Los modelos teóricos han sugerido que las estratosferas pueden definir una clase especial de exoplanetas ultracalientes, con importantes implicaciones para la física y la química atmosférica, "dijo el Dr. Tom Evans, autor principal e investigador de la Universidad de Exeter. "Cuando apuntamos al Hubble a WASP-121b, vimos moléculas de agua resplandecientes, lo que implica que el planeta tiene una fuerte estratosfera ".

    WASP-121b, ubicado aproximadamente a 900 años luz de la Tierra, es un exoplaneta gigante gaseoso comúnmente conocido como un 'Júpiter caliente', aunque con mayor masa y radio que Júpiter, haciéndolo mucho más hinchado. El exoplaneta orbita alrededor de su estrella anfitriona cada 1,3 días, y está a la distancia más cercana que podría estar antes de que la gravedad de la estrella comience a destrozarla.

    Esta proximidad también significa que la parte superior de la atmósfera se calienta a un calor abrasador 2, 500 grados Celsius:la temperatura a la que el hierro existe en forma gaseosa en lugar de sólida.

    Crédito:NASA, ESA, y G. Bacon (STSci)

    En la estratosfera de la Tierra, el ozono atrapa la radiación ultravioleta del sol, lo que eleva la temperatura de esta capa de atmósfera. Otros cuerpos del sistema solar tienen estratosferas, también:el metano es responsable del calentamiento en las estratosferas de Júpiter y la luna Titán de Saturno, por ejemplo. En los planetas del sistema solar, el cambio de temperatura dentro de una estratosfera suele ser inferior a 100 grados Celsius. Sin embargo, en WASP-121b, la temperatura en la estratosfera aumenta en 1000 grados Celsius.

    "Hemos medido un fuerte aumento en la temperatura de la atmósfera de WASP-121b a mayores altitudes, pero aún no sabemos qué está causando este calentamiento dramático, "dice Nikolay Nikolov, coautor e investigador de la Universidad de Exeter. "Esperamos abordar este misterio con las próximas observaciones en otras longitudes de onda".

    Los gases de óxido de vanadio y óxido de titanio son posibles fuentes de calor, ya que absorben fuertemente la luz de las estrellas en longitudes de onda visibles, similar a la radiación ultravioleta que absorbe el ozono. Se espera que estos compuestos estén presentes solo en los Júpiter calientes más calientes, como WASP-121b, ya que se requieren altas temperaturas para mantenerlos en estado gaseoso.

    En efecto, El óxido de vanadio y el óxido de titanio se ven comúnmente en las enanas marrones, 'estrellas fallidas' que tienen algunos puntos en común con los exoplanetas.

    Investigaciones anteriores que abarcan la última década han indicado una posible evidencia de estratosferas en otros exoplanetas, pero esta es la primera vez que se detectan moléculas de agua brillantes, la señal más clara hasta ahora para una estratosfera de exoplanetas.

    Es uno de los primeros resultados de un nuevo programa de observación que está llevando a cabo un equipo internacional de científicos. dirigido por el profesor asociado David Sing en la Universidad de Exeter y la Dra. Mercedes López-Mórales en el Smithsonian Institution. El programa ha recibido 800 horas para estudiar y comparar 20 exoplanetas diferentes, lo que representa una de las mayores asignaciones de tiempo para un solo programa en los 27 años de historia del Hubble.

    "Esta nueva investigación es la prueba irrefutable que los científicos han estado buscando al estudiar exoplanetas calientes. Hemos descubierto que este Júpiter caliente tiene una estratosfera, una característica común que se ve en la mayoría de los planetas de nuestro sistema solar ", dice el profesor David Sing, coautor y profesor asociado de astrofísica en la Universidad de Exeter.

    "Es un hallazgo realmente emocionante, ya que estamos viendo diferencias dramáticas de planeta a planeta, lo que está dando pistas valiosas para descubrir cómo se comportan los planetas en diferentes condiciones". y solo estamos rascando la superficie de todos los nuevos datos del Hubble ".

    El próximo telescopio espacial James Webb de la NASA podrá realizar un seguimiento de las atmósferas de planetas como WASP-121b con mayor sensibilidad que cualquier telescopio actualmente en el espacio.

    "Este exoplaneta supercaliente será un punto de referencia para nuestros modelos atmosféricos, y será un gran objetivo de observación que se traslade a la era Webb, "dijo Hannah Wakeford, coautor e investigador de la Universidad de Exeter.


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