La ilustración de este artista muestra la estructura interna teórica del exoplaneta GJ 3470 b. No se parece a ningún otro planeta del Sistema Solar. Con un peso de 12,6 masas terrestres, el planeta es más masivo que la Tierra pero menos masivo que Neptuno. A diferencia de Neptuno, que está a 3 mil millones de millas del Sol, GJ 3470 b puede haberse formado muy cerca de su estrella enana roja como una seca, objeto rocoso. Luego extrajo gravitacionalmente hidrógeno y helio de un disco circunestelar para construir una atmósfera espesa. El disco se disipó hace muchos miles de millones de años, y el planeta dejó de crecer. La ilustración inferior muestra el disco como el sistema pudo haber lucido hace mucho tiempo. La observación de los telescopios espaciales Hubble y Spitzer de la NASA han analizado químicamente la composición de la atmósfera muy clara y profunda de GJ 3470 b. dando pistas sobre el origen del planeta. Existen muchos planetas de esta masa en nuestra galaxia. Crédito:NASA, ESA, y L. Hustak (STScI)
Dos telescopios espaciales de la NASA se han unido para identificar, por primera vez, la detallada "huella digital" química de un planeta entre los tamaños de la Tierra y Neptuno. No se pueden encontrar planetas como este en nuestro propio sistema solar, pero son comunes alrededor de otras estrellas.
El planeta, Gliese 3470 b (también conocido como GJ 3470 b), puede ser un cruce entre la Tierra y Neptuno, con un gran núcleo rocoso enterrado bajo una atmósfera de hidrógeno y helio profundamente aplastante. Con un peso de 12,6 masas terrestres, el planeta es más masivo que la Tierra, pero menos masivo que Neptuno (que tiene más de 17 masas terrestres).
El observatorio espacial Kepler de la NASA ha descubierto muchos mundos similares, cuya misión finalizó en 2018. De hecho, El 80% de los planetas de nuestra galaxia pueden caer en este rango de masas. Sin embargo, Los astrónomos nunca han podido comprender la naturaleza química de un planeta así hasta ahora, dicen los investigadores.
Al hacer un inventario del contenido de la atmósfera de GJ 3470 b, los astrónomos pueden descubrir pistas sobre la naturaleza y el origen del planeta.
"Este es un gran descubrimiento desde la perspectiva de la formación de planetas. El planeta orbita muy cerca de la estrella y es mucho menos masivo que Júpiter (318 veces la masa de la Tierra), pero ha logrado acumular la atmósfera primordial de hidrógeno / helio que en gran parte está" no contaminada ". por elementos más pesados, "dijo Björn Benneke de la Universidad de Montreal, Canadá. "No tenemos nada como esto en el sistema solar, y eso es lo que lo hace sorprendente ".
Los astrónomos reclutaron las capacidades combinadas de múltiples longitudes de onda de los telescopios espaciales Hubble y Spitzer de la NASA para hacer un estudio único de la atmósfera del GJ 3470 b.
Esto se logró midiendo la absorción de la luz de las estrellas cuando el planeta pasaba frente a su estrella (tránsito) y la pérdida de luz reflejada del planeta cuando pasaba por detrás de la estrella (eclipse). Todo totalizado los telescopios espaciales observaron 12 tránsitos y 20 eclipses. La ciencia del análisis de huellas químicas basadas en la luz se llama "espectroscopia".
"Por primera vez tenemos una firma espectroscópica de un mundo así, ", dijo Benneke. Pero está perdido para la clasificación:¿Debería llamarse" super-Tierra "o" sub-Neptuno "? ¿O quizás algo más?
Fortuitamente, la atmósfera de GJ 3470 b resultó ser mayormente clara, con solo finas neblinas, permitiendo a los científicos sondear profundamente en la atmósfera.
"Esperábamos una atmósfera fuertemente enriquecida en elementos más pesados como oxígeno y carbono que están formando abundante vapor de agua y gas metano". similar a lo que vemos en Neptuno ", dijo Benneke. "En lugar de, encontramos una atmósfera que es tan pobre en elementos pesados que su composición se asemeja a la composición rica en hidrógeno / helio del Sol ".
Se cree que otros exoplanetas llamados "Júpiter calientes" se forman lejos de sus estrellas, y con el tiempo migrar mucho más cerca. Pero este planeta parece haberse formado justo donde está hoy, dice Benneke.
La explicación más plausible, según Benneke, es que GJ 3470 b nació precariamente cerca de su estrella enana roja, que es aproximadamente la mitad de la masa de nuestro Sol. Él plantea la hipótesis de que esencialmente comenzó como una roca seca, y acumuló rápidamente hidrógeno de un disco primordial de gas cuando su estrella era muy joven. El disco se llama "disco protoplanetario".
"Estamos viendo un objeto que fue capaz de acumular hidrógeno del disco protoplanetario, but didn't runaway to become a hot Jupiter, " said Benneke. "This is an intriguing regime."
One explanation is that the disk dissipated before the planet could bulk up further. "The planet got stuck being a sub-Neptune, " said Benneke.
NASA's upcoming James Webb Space Telescope will be able to probe even deeper into GJ 3470 b's atmosphere thanks to the Webb's unprecedented sensitivity in the infrared. The new results have already spawned large interest by American and Canadian teams developing the instruments on Webb. They will observe the transits and eclipses of GJ 3470 b at light wavelengths where the atmospheric hazes become increasingly transparent.
