La ilustración de este artista muestra una nube gigante de hidrógeno que sale de una cálida Planeta del tamaño de Neptuno a solo 97 años luz de la Tierra. El exoplaneta es pequeño en comparación con su estrella, una enana roja llamada GJ 3470. La intensa radiación de la estrella está calentando el hidrógeno en la atmósfera superior del planeta hasta un punto en el que escapa al espacio. El mundo alienígena está perdiendo hidrógeno a un ritmo 100 veces más rápido que un Neptuno cálido previamente observado, cuya atmósfera también se está evaporando. Crédito:NASA, ESA, y D. Player (STScI)
La velocidad y la distancia a la que los planetas orbitan sus respectivas estrellas en llamas pueden determinar el destino de cada planeta, ya sea que el planeta siga siendo una parte antigua de su sistema solar o se evapore más rápidamente en el oscuro cementerio del universo.
En su búsqueda por aprender más sobre planetas lejanos más allá de nuestro propio sistema solar, Los astrónomos descubrieron que un planeta de tamaño mediano aproximadamente del tamaño de Neptuno, GJ 3470b, se está evaporando a un ritmo 100 veces más rápido que un planeta de tamaño similar descubierto anteriormente, GJ 436b.
Los resultados, publicado hoy en la revista de Astronomía y Astrofísica , avanzar en el conocimiento de los astrónomos sobre cómo evolucionan los planetas.
"Esta es la prueba irrefutable de que los planetas pueden perder una fracción significativa de su masa total. GJ 3470b está perdiendo más masa que cualquier otro planeta que hayamos visto hasta ahora; en sólo unos pocos miles de millones de años a partir de ahora, la mitad del planeta puede haber desaparecido, "dijo David Sing, Profesor distinguido de Bloomberg en Johns Hopkins y autor del estudio.
El estudio es parte del programa Panchromatic Comparative Exoplane Treasury (PanCET), dirigido por Sing, que tiene como objetivo medir las atmósferas de 20 exoplanetas en ultravioleta, luz óptica e infrarroja, mientras orbitan sus estrellas. PanCET es el programa de observación de exoplanetas más grande que se ejecuta con el telescopio espacial Hubble de la NASA.
Un tema de particular interés para los astrónomos es cómo los planetas pierden su masa por evaporación. Planetas como las "súper" Tierras y los Júpiter "calientes" orbitan más cerca de sus estrellas y, por lo tanto, son más calientes, provocando que la capa más externa de sus atmósferas sea arrastrada por la evaporación.
Este gráfico traza exoplanetas en función de su tamaño y la distancia de su estrella. Cada punto representa un exoplaneta. Los planetas del tamaño de Júpiter (ubicados en la parte superior del gráfico) y los planetas del tamaño de la Tierra y las llamadas súper-Tierras (en la parte inferior) se encuentran tanto cerca como lejos de su estrella. Pero los planetas del tamaño de Neptuno (en el medio de la trama) son escasos cerca de su estrella. Este llamado desierto de Neptuno caliente muestra que esos mundos extraterrestres son raros, o, eran abundantes a la vez, pero desde entonces han desaparecido. La detección de que GJ 3470b, un cálido Neptuno en la frontera del desierto, está perdiendo rápidamente su atmósfera sugiere que los Neptunes más calientes pueden haber erosionado a más pequeños, super-Tierras rocosas. Crédito:NASA, ESA, y A. Feild (STScI)
Si bien estos exoplanetas más grandes del tamaño de Júpiter y más pequeños del tamaño de la Tierra son abundantes, Los exoplanetas medianos del tamaño de Neptuno (aproximadamente cuatro veces más grandes que la Tierra) son raros. Los investigadores plantean la hipótesis de que estos Neptunes se despojan de sus atmósferas y, en última instancia, se convierten en planetas más pequeños. Es difícil, sin embargo, para presenciar activamente cómo lo hacen porque solo se pueden estudiar con luz ultravioleta, lo que limita a los investigadores a examinar estrellas cercanas a no más de 150 años luz de distancia de la Tierra, no oscurecido por material interestelar. GJ 3470b está a 96 años luz de distancia y rodea una estrella enana roja en la dirección general de la constelación de Cáncer.
En este estudio, Hubble descubrió que el exoplaneta GJ 3470b había perdido significativamente más masa y tenía una exosfera notablemente más pequeña que el primer exoplaneta del tamaño de Neptuno estudiado. GJ 436b, debido a su menor densidad y a la recepción de una explosión de radiación más fuerte de su estrella anfitriona.
La menor densidad de GJ 3470b lo hace incapaz de aferrarse gravitacionalmente a la atmósfera calentada, y mientras que la estrella que aloja a GJ 436b tenía entre 4 mil millones y 8 mil millones de años, la estrella que aloja GJ 3470b tiene solo 2 mil millones de años; una estrella más joven es más activa y poderosa, y, por lo tanto, tiene más radiación para calentar la atmósfera del planeta.
El equipo de Sing estima que GJ 3470b ya puede haber perdido hasta el 35 por ciento de su masa total y, en unos pocos miles de millones de años, todo su gas puede ser despojado, dejando atrás solo un núcleo rocoso.
"Estamos empezando a comprender mejor cómo se forman los planetas y qué propiedades influyen en su composición general, ", Dijo Sing." Nuestro objetivo con este estudio y el programa general PanCET es dar una mirada amplia a las atmósferas de estos planetas para determinar cómo cada planeta se ve afectado por su propio entorno. Comparando diferentes planetas, podemos empezar a reconstruir el panorama general de cómo evolucionan ".
Viendo hacia adelante, Sing y el equipo esperan estudiar más exoplanetas buscando helio en luz infrarroja, lo que permitirá un rango de búsqueda mayor que la búsqueda de hidrógeno en luz ultravioleta.
En la actualidad, planetas que se componen principalmente de hidrógeno y helio, sólo se puede estudiar mediante el rastreo de hidrógeno en luz ultravioleta. Usando Hubble, el próximo telescopio espacial James Webb de la NASA (que tendrá una mayor sensibilidad al helio), y un nuevo instrumento llamado Carmenes que Sing descubrió recientemente puede rastrear con precisión la trayectoria de los átomos de helio, los astrónomos podrán ampliar su búsqueda de planetas distantes.
