Océanos de magma que fluyen a 41 años luz de distancia: otra sorpresa con el telescopio espacial James Webb

Utilizando datos del telescopio espacial James Webb de la NASA, un equipo de investigadores demostró que el caliente planeta rocoso 55 Cancri e, que se encuentra a 41 años luz de la Tierra, probablemente esté rodeado por una atmósfera gaseosa. Hasta la fecha, este es el exoplaneta rocoso más cercano a nuestro sistema solar y se ha descubierto su atmósfera. Este emocionante y sorprendente resultado fue publicado por Renew Ho y sus colegas en la prestigiosa revista Nature.

Tierra sobrecalentada: 55 Cancri e

55 Cancri e, también conocido como Janssen, es uno de los cinco planetas que orbitan alrededor de la estrella 55 Cancri en la constelación de Cáncer. Con un diámetro dos veces mayor que el de la Tierra y una densidad media ligeramente superior, este planeta puede clasificarse en la subclase de exoplanetas súper-Tierra: su tamaño está entre el de la Tierra y el de Neptuno, y su composición probable es similar a la de los planetas rocosos de nuestro planeta. planeta. Sistema solar.

Representación de este artista de 51 Cancri. (Fuente: NASA, ESA, CSA, Ralph Crawford (STScI)

Sin embargo, cabe señalar que el nombre de planeta rocoso puede inducir a error en el caso de 55 Cancri e, ya que el planeta orbita muy cerca de la estrella central del sistema: la distancia entre la estrella y el planeta e es 1/25. La distancia entre Mercurio y el Sol. En consecuencia, la superficie del planeta está formada principalmente por océanos de magma fundido. La proximidad a la estrella central también da como resultado una órbita cerrada en 55 Cancri e, por lo que un lado del planeta siempre está mirando hacia la estrella, mientras que el otro lado está siempre oscuro.

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Aunque el planeta fue descubierto en 2011 y desde entonces se han realizado varias mediciones, no se ha estudiado con la suficiente profundidad como para responder a la pregunta de si tiene atmósfera, a pesar de que orbita mucho más cerca de su estrella que nuestro planeta. Las partículas de viento estelar fluyen constantemente hacia él.

«He estado tratando con 55 Cancri e durante más de 10 años». dijo la investigadora de exoplanetas Diana Dagomir. «Me resultó muy frustrante que hasta ahora ninguna medición hubiera sido suficiente para resolver el misterio que rodea al planeta. Ahora me siento casi feliz de que finalmente hayamos podido encontrar las respuestas a nuestras preguntas».

Probar la existencia de una atmósfera alrededor de exoplanetas gigantes gaseosos es relativamente fácil, pero demostrar la existencia de una atmósfera fina y densa que rodea a los planetas rocosos es mucho más difícil.

Según estudios previos basados ​​en datos del Telescopio Espacial Spitzer de la NASA, el espectro de 55 Cancri e es rico en sustancias volátiles que se encuentran en la atmósfera terrestre, como oxígeno, nitrógeno y dióxido de carbono. Sin embargo, el proceso físico que creó estos elementos puede explicarse mediante varias teorías: además de la presencia de la atmósfera, también es posible que las moléculas detectadas se formaran durante la evaporación de las rocas en la superficie caliente del planeta. Cuál de los dos escenarios es correcto en el caso de 55 Cancri E sigue siendo un misterio.

Medición del cambio de color infrarrojo.

El equipo de investigación utilizó imágenes de NIRCam, una cámara de infrarrojo cercano, y MIRI, una cámara de infrarrojo medio, del telescopio espacial James Webb, para elegir el escenario que mejor se adaptaba a las observaciones de 55 Cancri. Aunque el telescopio espacial James Webb no puede crear una imagen directa del planeta, puede medir con precisión el cambio de brillo resultante del paso del planeta por delante y por detrás de la estrella.

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El cambio de brillo de una estrella cuando el planeta que orbita pasa detrás de ella. (Fuente: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI), Aaron Belo-Aroff (NASA-JPL).

De esta forma, los investigadores pudieron calcular la radiación infrarroja procedente del lado diurno del planeta. Los científicos ya han utilizado este método en el caso de otros exoplanetas, como el famoso TRAPPIST-1 b, para detectar la posible presencia de atmósfera.

El planeta es más frío de lo esperado

La primera señal de que podría haber una atmósfera espesa alrededor de 55 Cancri e fue la radiación térmica emitida por el planeta en el rango infrarrojo. Si el planeta está cubierto por roca oscura y fundida, cuya evaporación por sí sola forma una fina atmósfera alrededor del cuerpo celeste, la temperatura durante el día debería rondar los 2.200 grados centígrados. Por el contrario, las mediciones MIRI tienen una temperatura mucho más baja, alrededor de 1540°C. Esto indica que el planeta está rodeado por una vasta atmósfera rica en gases volátiles, que pueden transferir una gran cantidad de calor del lado diurno al nocturno. La presencia de coladas de lava también tendría algún efecto sobre la termorregulación, pero no tanto como se observaría en el caso de 55 Cancri e.

Después de examinar los datos de NIRCam, el equipo de investigación estuvo aún más seguro de que el planeta estaba rodeado por una atmósfera, ya que pudieron identificar distintas líneas de absorción de monóxido de carbono y dióxido de carbono en los espectros medidos, que ciertamente no podían provenir de la evaporación. De materiales rocosos fundidos.

Líneas de absorción de dióxido de carbono y/o monóxido de carbono en el espectro infrarrojo de 55 Cancri e. (Fuente: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI), Renyu Hu (NASA-JPL), Aaron Bello-Arufe (NASA-JPL), Michael Zhang (Universidad de Chicago), Mantas Zilinskas (SRON).)

Burbujas oceánicas de magma

Según los científicos, 55 Cancri e no tenía atmósfera en el momento de su formación, pero probablemente se creó como resultado de procesos físicos que ocurren dentro del planeta.

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«La atmósfera central debe haberse evaporado hace mucho tiempo debido a la radiación caliente de la estrella». – Coautor masculino de la investigación. – «La atmósfera actual del planeta es probablemente una atmósfera secundaria, constantemente alimentada por océanos de magma que flotan en la superficie. El magma no sólo se compone de roca fundida, sino que también contiene muchos gases en estado disuelto».

Aunque 55 Cancri e es demasiado caliente para vivir, su investigación brinda una oportunidad única para estudiar las interacciones entre la atmósfera, la superficie y el interior del planeta rocoso, proporcionando información sobre períodos anteriores en la evolución de la Tierra, Venus y Marte. En última instancia, a través de una comprensión más profunda de los procesos que tienen lugar en 55 Cancri, también podemos obtener una respuesta a la pregunta: ¿Qué condiciones son necesarias para que un planeta rocoso tenga una atmósfera espesa y rica en gas, que es necesaria para que un planeta pueda ¿existir? Ser habitable.

Fuente del artículo: https://webbbtelescope.org/contents/news-releases/2024/news-2024-102

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