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    Se puede encontrar agua en las cimas de las nubes de exoplanetas con instrumentación de alta tecnología

    El concepto de este artista representa un sistema planetario. Crédito:NASA / JPL-Caltech

    Los astrónomos de la Universidad de Warwick han demostrado que el vapor de agua se puede detectar potencialmente en las atmósferas de los exoplanetas mirando literalmente por encima de sus nubes impenetrables.

    Al aplicar la técnica a modelos basados ​​en exoplanetas conocidos con nubes, el equipo ha demostrado en principio que la espectroscopia de alta resolución se puede utilizar para examinar las atmósferas de exoplanetas que antes eran demasiado difíciles de caracterizar debido a nubes que son demasiado densas para que pase suficiente luz. mediante.

    Su técnica se describe en un artículo para Monthly Notices of the Royal Astronomical Society y proporciona otro método para detectar la presencia de vapor de agua en la atmósfera de un exoplaneta, así como otras especies químicas que podrían usarse en el futuro para evaluar posibles signos de vida. . La investigación recibió financiación del Consejo de Instalaciones de Ciencia y Tecnología (STFC), parte de Investigación e Innovación del Reino Unido (UKRI).

    Los astrónomos utilizan la luz de la estrella anfitriona de un planeta para saber de qué está compuesta su atmósfera. A medida que el planeta pasa frente a la estrella, observan la transmisión de la luz estelar a medida que atraviesa la atmósfera superior y altera su espectro. Luego pueden analizar este espectro para observar las longitudes de onda que tienen firmas espectrales para sustancias químicas específicas. Estos químicos, como el vapor de agua, metano y amoniaco, sólo están presentes en trazas en estos planetas ricos en hidrógeno y helio.

    Sin embargo, las nubes densas pueden impedir que la luz pase a través de la atmósfera, dejando a los astrónomos con un espectro sin rasgos distintivos. La espectroscopia de alta resolución es una técnica relativamente reciente que se está utilizando en observatorios terrestres para observar exoplanetas con mayor detalle. y los investigadores de Warwick querían explorar si esta tecnología podría usarse para detectar los rastros de químicos presentes en la delgada capa atmosférica justo encima de esas nubes.

    Si bien los astrónomos han podido caracterizar las atmósferas de muchos exoplanetas más grandes y calientes que orbitan cerca de sus estrellas, denominados "Júpiter calientes, "Ahora se están descubriendo exoplanetas más pequeños a temperaturas más frías (menos de 700 ° C). Muchos de estos planetas, que son del tamaño de Neptuno o más pequeños, han mostrado una nube mucho más espesa.

    Modelaron dos "Neptunes cálidos" previamente conocidos y simularon cómo la luz de su estrella sería detectada por un espectrógrafo de alta resolución. GJ3470b es un planeta nublado que los astrónomos habían podido caracterizar previamente, mientras que GJ436b ha sido más difícil de caracterizar debido a una capa de nubes mucho más gruesa. Ambas simulaciones demostraron que a alta resolución se pueden detectar sustancias químicas como vapor de agua, amoníaco y metano fácilmente con solo unas pocas noches de observaciones con un telescopio terrestre.

    La técnica funciona de manera diferente al método utilizado recientemente para detectar fosfina en Venus, pero potencialmente podría usarse para buscar cualquier tipo de molécula en las nubes de un planeta fuera de nuestro sistema solar, incluida la fosfina.

    El autor principal, el Dr. Siddharth Gandhi, del Departamento de Física de la Universidad de Warwick, dijo:"Hemos estado investigando si la espectroscopia de alta resolución basada en tierra puede ayudarnos a limitar la altitud en la atmósfera donde tenemos nubes, y limitar la abundancia de sustancias químicas a pesar de esas nubes. Lo que estamos viendo es que muchos de estos planetas tienen vapor de agua, y también estamos empezando a ver otros productos químicos, pero las nubes nos impiden ver estas moléculas con claridad. Necesitamos una forma de detectar estas especies y la espectroscopia de alta resolución es una forma potencial de hacerlo, incluso si hay una atmósfera turbia. Las abundancias químicas pueden decirle bastante sobre cómo se pudo haber formado el planeta porque deja su huella química en las moléculas de la atmósfera. Porque estos son gigantes gaseosos, detectar las moléculas en la parte superior de la atmósfera también ofrece una ventana a la estructura interna a medida que los gases se mezclan con las capas más profundas ".

    La mayoría de las observaciones de exoplanetas se han realizado utilizando telescopios espaciales como el Hubble o el Spitzer. y su resolución es demasiado baja para detectar suficiente señal desde arriba de las nubes. La ventaja de la espectroscopia de alta resolución es que es capaz de sondear un rango más amplio de altitudes.

    El Dr. Gandhi agrega:"Muchos de estos planetas más fríos están demasiado nublados para tener limitaciones significativas con la generación actual de telescopios espaciales. Presumiblemente, a medida que encontremos más y más planetas, habrá más planetas nublados, por lo que es muy importante detectar lo que contienen. La espectroscopia terrestre de alta resolución, así como la próxima generación de telescopios espaciales, podrán detectar estos rastros de especies en planetas nublados. ofreciendo un gran potencial para las biofirmas en el futuro ".

    Coautor Dr. Matteo Brogi, del Departamento de Física de la Universidad de Warwick, dijo:"A pesar de que los planetas con un tamaño intermedio entre la Tierra y Neptuno son los más comunes en nuestra Galaxia, nuestro sistema solar no alberga ninguno de ellos. Poder determinar la naturaleza de estos exoplanetas nos permite ubicar mejor nuestro sistema solar en contexto, lo que nos acerca un paso más a desentrañar el misterio de nuestros orígenes ".


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