Un equipo dirigido por un astrónomo de la Universidad de Kansas ha analizado datos de los telescopios espaciales TESS y Spitzer de la NASA para retratar por primera vez la atmósfera de un tipo de exoplaneta muy inusual denominado "Neptuno caliente".

Los hallazgos sobre el planeta LTT 9779b encontrado recientemente se publicaron hoy en Cartas de revistas astrofísicas . El documento detalla la primera caracterización atmosférica espectral de cualquier planeta descubierto por TESS, el primer mapa de temperatura global de cualquier planeta TESS con una atmósfera y un Neptuno caliente cuyo espectro de emisión es fundamentalmente diferente de los muchos "Júpiter calientes" más grandes estudiados previamente.

"Por primera vez, medimos la luz proveniente de este planeta que no debería existir, "dijo Ian Crossfield, profesor asistente de física y astronomía en KU y autor principal del artículo. "Este planeta está tan intensamente irradiado por su estrella que su temperatura es superior a 3, 000 grados Fahrenheit y su atmósfera podría haberse evaporado por completo. Todavía, nuestras observaciones de Spitzer nos muestran su atmósfera a través de la luz infrarroja que emite el planeta ".

Si bien LTT 9779b es extraordinario, una cosa es segura:a la gente probablemente no le gustará mucho estar allí.

"Este planeta no tiene una superficie sólida, y hace mucho más calor incluso que Mercurio en nuestro sistema solar; no solo el plomo se derretiría en la atmósfera de este planeta, pero también el platino, cromo y acero inoxidable, ", Dijo Crossfield." Un año en este planeta es menos de 24 horas, así de rápido gira alrededor de su estrella. Es un sistema bastante extremo ".

Hot Neptune LTT 9779b se descubrió el año pasado, convirtiéndose en uno de los primeros planetas del tamaño de Neptuno descubierto por la misión de caza de planetas TESS de todo el cielo de la NASA. Crossfield y sus coautores utilizaron una técnica llamada análisis de "curva de fase" para analizar la composición atmosférica del exoplaneta.

"Medimos cuánta luz infrarroja emitía el planeta cuando gira 360 grados sobre su eje, ", dijo." La luz infrarroja te dice la temperatura de algo y dónde están las partes más calientes y frías de este planeta:en la Tierra, no hace más calor al mediodía; hace más calor un par de horas en la tarde. Pero en este planeta en realidad hace más calor al mediodía. Vemos que la mayor parte de la luz infrarroja proviene de la parte del planeta cuando su estrella está en línea recta y mucho menos de otras partes del planeta ".

Las lecturas de la temperatura del planeta se consideran una forma de caracterizar su atmósfera.

"El planeta es mucho más frío de lo que esperábamos, lo que sugiere que está reflejando gran parte de la luz de las estrellas incidente que lo golpea, presumiblemente debido a las nubes del lado del día, "dijo el coautor Nicolas Cowan del Instituto de Investigación de Exoplanetas (iREx) y la Universidad McGill en Montreal, quien ayudó en el análisis e interpretación de las medidas de la curva de fase térmica. "El planeta tampoco transporta mucho calor a su lado nocturno, pero creemos que entendemos que:la luz de las estrellas que se absorbe probablemente se absorba en lo alto de la atmósfera, desde donde la energía se irradia rápidamente de regreso al espacio ".

Según Crossfield, los resultados son solo un primer paso hacia una nueva fase de exploración exoplanetaria a medida que el estudio de las atmósferas de exoplanetas avanza constantemente hacia planetas cada vez más pequeños.

"No diría que ahora entendemos todo sobre este planeta, pero hemos medido lo suficiente como para saber que este será un objeto realmente fructífero para un estudio futuro, ", dijo." Ya está siendo objeto de observaciones con el telescopio espacial James Webb, que es el próximo gran telescopio espacial insignia multimillonario de la NASA que se levantará en un par de años. Lo que nuestras mediciones nos muestran hasta ahora son lo que llamamos características de absorción espectral, y su espectro indica monóxido de carbono o dióxido de carbono en la atmósfera. Estamos empezando a entender qué moléculas componen su atmósfera. Porque vemos esto y debido al aspecto de este mapa de temperatura global, también nos dice algo sobre cómo los vientos hacen circular energía y material a través de la atmósfera de este mini planeta gaseoso ".

Crossfield explicó la extrema rareza de los mundos similares a Neptuno que se encuentran cerca de sus estrellas anfitrionas, una región típicamente tan desprovista de planetas que los astrónomos la llaman el "desierto caliente de Neptuno".

"Creemos que esto se debe a que los Neptunes calientes no son lo suficientemente masivos para evitar la evaporación atmosférica sustancial y la pérdida de masa, ", dijo." Entonces, la mayoría de los exoplanetas calientes cercanos son los Júpiter calientes masivos o los planetas rocosos que hace mucho tiempo perdieron la mayor parte de sus atmósferas ".

Un artículo complementario a esta investigación dirigida por Diana Dragomir, Profesor asistente de física y astronomía de la Universidad de Nuevo México, investiga la composición atmosférica del expoplaneta a través de observaciones de eclipses secundarios con la cámara de matriz de infrarrojos Spitzer (IRAC) del Neptuno caliente.

Aunque LTT 9779b no es adecuado para la colonización por seres humanos o cualquier otra forma de vida conocida, Crossfield dijo que evaluar su atmósfera perfeccionaría técnicas que algún día podrían usarse para encontrar planetas más acogedores para la vida.

"Si alguien va a creer lo que dicen los astrónomos acerca de encontrar signos de vida u oxígeno en otros mundos, primero tendremos que demostrar que podemos hacerlo bien en las cosas fáciles, ", dijo." En ese sentido, estos más grandes, los planetas más calientes como el LTT 9779b actúan como ruedas de entrenamiento y muestran que realmente sabemos lo que estamos haciendo y podemos hacer todo bien ".

Crossfield dijo que su mirada a la atmósfera de un planeta tan extraño y distante también fue valiosa por sus propios méritos.

"Como alguien que estudia estos, hay mucha ciencia planetaria interesante que podemos hacer para medir las propiedades de estos planetas, al igual que la gente estudia las atmósferas de Júpiter, Saturno y Venus, aunque no creemos que alberguen vida, ", dijo." Todavía son interesantes, y podemos aprender sobre cómo se formaron estos planetas y el contexto más amplio de los sistemas planetarios ".

Crossfield dijo que queda mucho trabajo por hacer para comprender mejor el LTT 9779b y Neptunes calientes similares que aún no se han descubierto. (Al mismo tiempo se publica un documento complementario sobre la composición atmosférica del LTT 9779b mediante el análisis de su "espectro" de eclipse secundario, que coescribió Crossfield).

"Queremos seguir observándolo con otros telescopios para poder responder más preguntas, ", dijo." ¿Cómo puede este planeta retener su atmósfera? ¿Cómo se formó en primer lugar? ¿Era inicialmente más grande pero ha perdido parte de su atmósfera original? Si es así, entonces, ¿por qué su atmósfera no es solo una versión reducida de las atmósferas de exoplanetas más grandes y ultracalientes? ¿Y qué más podría acechar en su atmósfera? "

Algunos de los coautores del artículo del investigador de KU también planean continuar el estudio del exoplaneta improbable.

"Detectamos monóxido de carbono en su atmósfera y que el lado permanente del día es muy caluroso, mientras que muy poco calor se transporta al lado de la noche, ", dijo Björn Benneke de iREx y la Université de Montréal." Ambos hallazgos hacen que LTT 9779b diga que hay una señal muy fuerte que se puede observar haciendo del planeta un objetivo muy intrigante para una futura caracterización detallada con JWST. Ahora también estamos planificando observaciones de la curva de fase mucho más detalladas con NIRISS en JWST ".