Telescopio espacial Webb confirma que atmósferas de planetas gigantes pueden variar ampliamente
Por Kate Blackwood, Universidad de Cornell
27 de marzo de 2023.
Un 'Júpiter caliente' llamado HD 149026b, es unas 3 veces más caliente que la superficie rocosa de Venus, el planeta más caliente de nuestro sistema solar. Crédito: NASA/JPL-Caltech.
Los gigantes gaseosos que orbitan alrededor de nuestro Sol muestran un patrón claro; cuanto más masivo es el planeta, menor es el porcentaje de elementos "pesados" (cualquier cosa que no sea hidrógeno y helio) en la atmósfera del planeta. Pero en la galaxia, las composiciones atmosféricas de los planetas gigantes no se ajustan a la tendencia del Sistema Solar, según ha descubierto un equipo internacional de astrónomos.
Usando el Telescopio Espacial James Webb (JWST) de la NASA, los investigadores descubrieron que la atmósfera del exoplaneta HD149026b, un "Júpiter caliente" que orbita una estrella comparable a nuestro Sol, es súper abundante en los elementos más pesados, carbono y oxígeno, muy por encima de lo que los científicos considerarían esperar para un planeta de su masa. Además, la proporción de diagnóstico de carbono a oxígeno de HD149026b, también conocida como "Smertrios", es elevada en relación con nuestro Sistema Solar.
Estos hallazgos, publicados en "Alto enriquecimiento de metales atmosféricos para un planeta con la masa de Saturno" en Nature el 27 de marzo, son un primer paso importante para obtener mediciones similares para una gran muestra de exoplanetas con el fin de buscar tendencias estadísticas, dijeron los investigadores. También proporcionan información sobre la formación de planetas.
"Parece que cada planeta gigante es diferente, y estamos empezando a ver esas diferencias gracias a JWST", dijo Jonathan Lunine, profesor David C. Duncan en Ciencias Físicas en la Facultad de Artes y Ciencias y coautor del estudio. "En este documento, hemos determinado cuántas moléculas hay en relación con el componente principal del gas, que es el hidrógeno, el elemento más común en el Universo. Eso nos dice mucho sobre cómo se formó este planeta".
Los planetas gigantes de nuestro Sistema Solar exhiben una correlación casi perfecta entre la composición general y la composición y masa atmosférica, dijo Jacob Bean, profesor de astronomía y astrofísica en la Universidad de Chicago y autor principal del artículo. Los planetas extrasolares muestran una diversidad mucho mayor de composiciones generales, pero los científicos no sabían cuán variadas eran sus composiciones atmosféricas hasta este análisis de HD149026b.
"Hemos demostrado definitivamente que las composiciones atmosféricas de los planetas extrasolares gigantes no siguen la misma tendencia que es tan clara en los planetas del Sistema Solar", dijo Bean. "Los planetas extrasolares gigantes muestran una amplia diversidad en las composiciones atmosféricas además de su amplia diversidad de composiciones generales".
Smertrios, por ejemplo, está súper enriquecido en comparación con su masa, dijo Lunine. "Es la masa de Saturno, pero su atmósfera parece tener hasta 27 veces la cantidad de elementos pesados en relación con su hidrógeno y helio que encontramos en Saturno".
Esta relación, llamada "metalicidad" (aunque incluye muchos elementos que no son metales), es útil para comparar un planeta con su estrella de origen o con otros planetas en su sistema, dijo Lunine. Smertrios es el único planeta conocido en este particular sistema planetario.
Otra medida clave es la proporción de carbono a oxígeno en la atmósfera de un planeta, que revela la "receta" de los sólidos originales en un sistema planetario, dijo Lunine. Para Smertrios, es alrededor de 0,84, más alto que en nuestro Sistema Solar. En nuestro Sol, es un poco más de un carbono por cada dos átomos de oxígeno (0,55).
"Juntas, estas observaciones pintan una imagen de un disco de formación de planetas con abundantes sólidos ricos en carbono", dijo Lunine. "HD149026b adquirió grandes cantidades de este material a medida que se formaba".
Si bien una abundancia de carbono puede parecer favorable para las posibilidades de vida, una alta proporción de carbono a oxígeno en realidad significa menos agua en un planeta o en un sistema planetario, un problema para la vida tal como la conocemos.
Smertrios es un primer caso interesante de composición atmosférica para este estudio en particular, dijo Lunine, quien tiene planes para observar cinco exoplanetas gigantes más el próximo año usando JWST. Se necesitan muchas más observaciones antes de que los astrónomos puedan descubrir patrones entre planetas gigantes o en sistemas con múltiples planetas gigantes o planetas terrestres para la diversidad de composición que los astrónomos están comenzando a documentar.
"El origen de esta diversidad es un misterio fundamental en nuestra comprensión de la formación de planetas", dijo Bean. "Nuestra esperanza es que más observaciones atmosféricas de planetas extrasolares con JWST cuantifiquen mejor esta diversidad y produzcan restricciones en las tendencias más complejas que puedan existir".
Fuente:
https://phys.org/news/2023-03-james-webb-space-telescope-giant.html