Esta ilustración muestra la estrella similar al Sol Kepler 51 y tres planetas gigantes que el telescopio espacial Kepler de la NASA descubrió en 2012-2014. Todos estos planetas tienen aproximadamente el tamaño de Júpiter, pero una pequeña fracción de su masa. Esto significa que los planetas tienen una densidad extraordinariamente baja, más parecido al de la espuma de poliestireno en lugar de la roca o el agua, basado en las nuevas observaciones del Telescopio Espacial Hubble. Es posible que los planetas se hayan formado mucho más lejos de su estrella y hayan migrado hacia adentro. Ahora sus atmósferas hinchadas de hidrógeno / helio se están desangrando hacia el espacio. Finalmente, planetas mucho más pequeños podrían quedar atrás. El campo estelar de fondo está correctamente trazado como se vería si miramos hacia nuestro Sol desde la distancia de Kepler 51 de aproximadamente 2, 600 años luz, a lo largo del brazo espiral de Orión de nuestra galaxia. Sin embargo, el Sol es demasiado tenue para ser visto en esta vista simulada a simple vista. Crédito:NASA, ESA, y L. Hustak, J. Olmsted, D. Player y F. Summers (STScI)
"Super-Puffs" puede sonar como un nuevo cereal para el desayuno. Pero en realidad es el apodo de una clase única y rara de exoplanetas jóvenes que tienen la densidad del algodón de azúcar. No existe nada parecido en nuestro sistema solar.
Nuevos datos del Telescopio Espacial Hubble de la NASA han proporcionado las primeras pistas sobre la química de dos de estos planetas súper hinchados. que se encuentran en el sistema Kepler 51. Este sistema de exoplanetas, que en realidad cuenta con tres súper bocanadas que orbitan una estrella joven similar al Sol, fue descubierto por el telescopio espacial Kepler de la NASA en 2012. Sin embargo, no fue hasta 2014 cuando se determinaron las bajas densidades de estos planetas, para sorpresa de muchos.
Las recientes observaciones del Hubble permitieron a un equipo de astrónomos refinar las estimaciones de masa y tamaño de estos mundos, confirmando de forma independiente su naturaleza "hinchada". Aunque no es más de varias veces la masa de la Tierra, sus atmósferas de hidrógeno / helio están tan hinchadas que son casi del tamaño de Júpiter. En otras palabras, estos planetas pueden parecer tan grandes y voluminosos como Júpiter, pero son aproximadamente cien veces más ligeras en términos de masa.
Se desconoce cómo y por qué sus atmósferas se disparan hacia afuera, pero esta característica convierte a las super-bocanadas en objetivos primordiales para la investigación atmosférica. Usando Hubble, el equipo buscó evidencia de componentes, notablemente agua, en las atmósferas de los planetas, llamado Kepler-51 by 51 d. Hubble observó los planetas cuando pasaban frente a su estrella, con el objetivo de observar el color infrarrojo de sus puestas de sol. Los astrónomos dedujeron la cantidad de luz absorbida por la atmósfera en luz infrarroja. Este tipo de observación permite a los científicos buscar los signos reveladores de los componentes químicos de los planetas, como el agua.
Para asombro del equipo de Hubble, encontraron que los espectros de ambos planetas no tenían ninguna firma química reveladora. Atribuyen este resultado a nubes de partículas en lo alto de sus atmósferas. "Esto fue completamente inesperado, "dijo Jessica Libby-Roberts de la Universidad de Colorado, Roca, "habíamos planeado observar grandes características de absorción de agua, pero simplemente no estaban allí. ¡Estábamos nublados! "Sin embargo, a diferencia de las nubes de agua de la Tierra, las nubes en estos planetas pueden estar compuestas de cristales de sal o neblinas fotoquímicas, como los que se encuentran en la luna más grande de Saturno, Titán.
Esta ilustración muestra los tres planetas gigantes que orbitan alrededor de la estrella Kepler 51, similar al Sol, en comparación con algunos de los planetas de nuestro sistema solar. Todos estos planetas tienen aproximadamente el tamaño de Júpiter, pero una fracción muy pequeña de su masa. El telescopio espacial Kepler de la NASA detectó las sombras de estos planetas en 2012-2014 cuando pasaban frente a su estrella. No hay imágenes directas. Por lo tanto, los colores de los planetas Kepler 51 en esta ilustración son imaginarios. Crédito:NASA, ESA, y L. Hustak y J. Olmsted (STScI)
Estas nubes brindan al equipo información sobre cómo Kepler-51 by 51 d se comparan con otras de baja masa, planetas ricos en gas fuera de nuestro sistema solar. Al comparar los espectros planos de las super-bocanadas con los espectros de otros planetas, el equipo pudo respaldar la hipótesis de que la formación de nubes / neblina está relacionada con la temperatura de un planeta:cuanto más frío es un planeta, cuanto más nublado se vuelve.
El equipo también exploró la posibilidad de que estos planetas en realidad no fueran súper bocanadas. La atracción gravitacional entre los planetas crea ligeros cambios en sus períodos orbitales, ya partir de estos efectos de sincronización se pueden derivar masas planetarias. Al combinar las variaciones en el momento en que un planeta pasa frente a su estrella (un evento llamado tránsito) con los tránsitos observados por el telescopio espacial Kepler, el equipo restringió mejor las masas planetarias y la dinámica del sistema. Sus resultados coincidieron con los medidos previamente para Kepler-51 b. Sin embargo, encontraron que Kepler-51 d era un poco menos masivo (o el planeta estaba incluso más hinchado) de lo que se pensaba.
En el final, el equipo concluyó que las bajas densidades de estos planetas son en parte consecuencia de la juventud del sistema, apenas 500 millones de años, en comparación con nuestro Sol de 4.600 millones de años. Los modelos sugieren que estos planetas se formaron fuera de la "línea de nieve de la estrella, "la región de posibles órbitas donde los materiales helados pueden sobrevivir. Los planetas luego migraron hacia adentro, como una hilera de vagones de ferrocarril.
Ahora, con los planetas mucho más cerca de la estrella, sus atmósferas de baja densidad deberían evaporarse en el espacio durante los próximos miles de millones de años. Usando modelos de evolución planetaria, el equipo pudo demostrar que Kepler-51 b, el planeta más cercano a la estrella, algún día (en mil millones de años) se verá como una versión más pequeña y caliente de Neptuno, un tipo de planeta que es bastante común en toda la Vía Láctea. Sin embargo, parece que Kepler-51 d, que está más lejos de la estrella, seguirá siendo un planeta bicho raro de baja densidad, aunque se encogerá y perderá una pequeña cantidad de atmósfera. "Este sistema ofrece un laboratorio único para probar las teorías de la evolución temprana del planeta, "dijo Zach Berta-Thompson de la Universidad de Colorado, Roca.
La buena noticia es que no todo está perdido para determinar la composición atmosférica de estos dos planetas. El próximo telescopio espacial James Webb de la NASA, con su sensibilidad a longitudes de onda de luz infrarroja más largas, puede ser capaz de mirar a través de las capas de nubes. Las observaciones futuras con este telescopio podrían proporcionar información sobre de qué están hechos realmente estos planetas de algodón de azúcar. Hasta entonces, estos planetas siguen siendo un dulce misterio.
