La ilustración del artista muestra el planeta gigante gaseoso Kepler-13Ab en comparación con el tamaño de varios planetas de nuestro sistema solar. El exoplaneta gigante es seis veces más masivo que Júpiter. Kepler-13Ab es también uno de los planetas más calientes conocidos, con una temperatura del lado del día de casi 5, 000 grados Fahrenheit. Orbita muy cerca de la estrella Kepler-13A, que es 1, 730 años luz de la Tierra. Crédito:NASA, ESA, y A. Feild (STScI)
Los astrónomos de Penn State han utilizado el telescopio espacial Hubble para encontrar un planeta gigante ardientemente caliente fuera de nuestro sistema solar donde la atmósfera "nieva" óxido de titanio. Estas observaciones del Hubble son las primeras detecciones de este proceso de "nevada", llamada "trampa fría, "en un exoplaneta. Este descubrimiento, y otras observaciones hechas por el equipo de Penn State, proporcionar información sobre la complejidad del clima y la composición atmosférica en exoplanetas, y algún día puede ser útil para medir la habitabilidad de planetas del tamaño de la Tierra.
"De muchas maneras, los estudios atmosféricos que estamos haciendo ahora en estos tipos de planetas gaseosos de 'Júpiter caliente' son bancos de prueba de cómo vamos a hacer estudios atmosféricos de terrestres, Planetas similares a la tierra, "dijo Thomas Beatty, profesor asistente de investigación de astronomía en Penn State y autor principal del estudio. "Comprender más sobre las atmósferas de estos planetas y cómo funcionan nos ayudará cuando estudiemos planetas más pequeños que son más difíciles de ver y tienen características más complicadas en sus atmósferas". Los resultados del equipo se publicaron en la edición de octubre de 2017 de El diario astronómico .
El equipo de Beatty apuntó al planeta Kepler-13Ab porque es uno de los exoplanetas más calientes conocidos. Su temperatura diurna es de casi 5ºC, 000 grados Fahrenheit. Kepler-13Ab está tan cerca de su estrella madre que está bloqueado por mareas, de modo que un lado siempre mira hacia la estrella mientras que el otro lado está en oscuridad permanente. El equipo descubrió que la nevada del protector solar ocurre solo en el lado nocturno permanente del planeta. Cualquier visitante de este exoplaneta necesitaría embotellar algo de ese protector solar, porque no lo encontrarán en el lado caluroso durante el día.
Los astrónomos no buscaron óxido de titanio específicamente. En lugar de, sus estudios revelaron que la atmósfera de este planeta gigante es más fría a mayores altitudes, lo cual fue sorprendente porque es lo opuesto a lo que sucede en otros Júpiter calientes. El óxido de titanio en las atmósferas de otros Júpiter calientes absorbe la luz y la vuelve a irradiar en forma de calor, haciendo que la atmósfera se vuelva más cálida a mayores altitudes. Incluso a sus temperaturas mucho más frías, la mayoría de los gigantes gaseosos de nuestro sistema solar también tienen temperaturas más cálidas en altitudes más altas.
Intrigado por este sorprendente descubrimiento, Los investigadores concluyeron que la forma gaseosa de óxido de titanio que absorbe la luz se ha eliminado del lado diurno de la atmósfera del planeta Kepler-13Ab. Sin el gas de óxido de titanio para absorber la luz de las estrellas entrantes durante el día, la temperatura atmosférica se enfría a medida que aumenta la altitud.
Esta ilustración muestra el hirviente planeta Kepler-13Ab que gira muy cerca de su estrella anfitriona, Kepler-13A. En el fondo está el compañero binario de la estrella, Kepler-13B, y el tercer miembro del sistema de estrellas múltiples es la estrella enana naranja Kepler-13C. Crédito:NASA, ESA, y G. Bacon (STScI)
Los astrónomos sugieren que los poderosos vientos en Kepler-13Ab transportan el gas de óxido de titanio alrededor, condensándolo en copos cristalinos que forman nubes. La fuerte gravedad superficial de Kepler-13Ab, seis veces mayor que la de Júpiter, extrae la nieve de óxido de titanio de la atmósfera superior y la atrapa en la atmósfera inferior en el lado nocturno del planeta.
"Entender qué establece los climas de otros mundos ha sido uno de los grandes enigmas de la última década, "dijo Jason Wright, profesor asociado de astronomía en Penn State, y uno de los coautores del estudio. "Ver este proceso de trampa fría en acción nos proporciona una pieza importante y buscada durante mucho tiempo de ese rompecabezas".
Las observaciones del equipo confirman una teoría de hace varios años de que este tipo de precipitación podría ocurrir en planetas calientes con poderosa gravedad. "Presumiblemente, este proceso de precipitación ocurre en la mayoría de los Júpiter calientes observados, pero todos esos gigantes gaseosos tienen menor gravedad superficial que Kepler-13Ab, "Beatty explicó." La nieve de óxido de titanio no cae lo suficientemente lejos en esas atmósferas, y luego vuelve al lado más caluroso, revaporiza, y vuelve a un estado gaseoso ".
Los investigadores utilizaron la cámara de campo amplio 3 del Hubble para realizar observaciones espectroscópicas de la atmósfera del exoplaneta en luz infrarroja cercana. Hubble hizo las observaciones mientras el mundo distante viajaba detrás de su estrella, un evento de tránsito llamado eclipse secundario. Este tipo de tránsito proporciona información sobre la temperatura de los componentes de la atmósfera en el lado diurno del exoplaneta.
"Estas observaciones de Kepler-13Ab nos dicen cómo se forman los condensados y las nubes en las atmósferas de Júpiter muy calientes, y cómo afectará la gravedad a la composición de una atmósfera, "Explicó Beatty." Al mirar estos planetas, necesitas saber no solo qué tan calientes están, sino también cómo es su gravedad ".
