Las observaciones del telescopio espacial Hubble se utilizan para responder preguntas importantes sobre los exoplanetas.

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Un equipo mundial de astrónomos ha examinado las observaciones de archivo del telescopio espacial Hubble de 25 planetas calientes, lo que les ha permitido responder cinco preguntas sin respuesta sobre las atmósferas de los exoplanetas. Entre otras cosas, los investigadores determinaron que la presencia de óxidos metálicos e hidratos en las atmósferas más calientes de los planetas exteriores debe estar relacionada con inversiones térmicas.

El campo de la ciencia de los exoplanetas ha cambiado durante mucho tiempo su enfoque del descubrimiento a la caracterización, aunque la caracterización sigue siendo un gran desafío. Hasta la fecha, la mayor parte de la investigación sobre caracterización se ha centrado en modelar o estudiar uno o más exoplanetas. Este nuevo estudio de investigación, dirigido por investigadores del University College London (UCL), utiliza la mayor cantidad de datos de archivo jamás examinados en un solo estudio de la atmósfera de un exoplaneta para evaluar las atmósferas de 25 exoplanetas. La mayoría de los datos provienen de observaciones realizadas con el Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA.

El autor principal, Quentin Changet, explica: «El Hubble ha permitido la caracterización en profundidad de 25 exoplanetas, y la cantidad de información que hemos aprendido sobre su química y formación, gracias a una década de intensas campañas de observación, es extraordinaria».

El equipo científico está tratando de encontrar respuestas a cinco preguntas abiertas sobre la atmósfera del exoplaneta, un objetivo ambicioso que han logrado. Sus preguntas exploran lo que el H- y algunos minerales pueden decirnos sobre la química y la rotación de los exoplanetas, y sobre la formación de planetas. Eligieron investigar una variedad de Júpiter calientes, con el objetivo de identificar tendencias en muestras de población que pudieran proporcionar información sobre las atmósferas de los exoplanetas en general.

Para examinar una muestra de 25 exoplanetas, el equipo volvió a analizar una gran cantidad de datos de archivo, que consisten en 600 horas de observaciones del Hubble, más más de 400 horas de observaciones del Telescopio Espacial Spitzer. Sus datos contienen eclipses de los 25 exoplanetas y tránsitos de 17 de ellos. Un eclipse ocurre cuando un exoplaneta pasa por detrás de su estrella visto desde la Tierra, y un tránsito ocurre cuando un planeta pasa por delante de su estrella. Los datos de eclipses y tránsitos pueden proporcionar información importante sobre la atmósfera del exoplaneta.

El colíder del estudio, Billy Edwards, de UCL y la Comisión de Energía Atómica y Alternativas Energéticas (CEA) de las Naciones Unidas, dijo: «Nuestro artículo representa un punto de inflexión en el campo: ahora estamos pasando de caracterizar las atmósferas de exoplanetas individuales a caracterizar la atmósfera. poblaciones».

La encuesta a gran escala valió la pena, ya que el equipo pudo identificar varias tendencias y correlaciones claras entre la formación de la atmósfera del exoplaneta y el comportamiento observado. Algunos de sus principales hallazgos se relacionan con la presencia o ausencia de inversiones térmicas en las envolturas de las muestras de exoplanetas. Descubrieron que casi todos los exoplanetas con atmósferas invertidas son térmicamente muy calientes, con temperaturas superiores a 2000 K. Es importante destacar que esto es lo suficientemente caliente como para que las especies metálicas TiO (óxido de titanio), VO (óxido de vanadio) y FeH (hidruro de hierro) sean estables. . en la atmósfera. Entre los exoplanetas que muestran inversión térmica, casi todos los planetas tienen H-, TiO, VO o FeH en sus atmósferas.

Siempre es difícil sacar conclusiones de estos hallazgos porque la correlación no siempre es igual a la causalidad. Sin embargo, el equipo pudo presentar un argumento convincente de por qué la presencia de H-, TiO, VO o FeH podría causar una inversión térmica, es decir, todas estas especies de metales son absorbentes muy efectivos de la luz de las estrellas. Las atmósferas de los exoplanetas pueden estar lo suficientemente calientes como para soportar este tipo de inversión de calor porque luego absorben tanta luz de la estrella que sus atmósferas superiores se calientan aún más. En contraste, el equipo también descubrió que Júpiter más frío (con temperaturas por debajo de los 2000 K y, por lo tanto, sin H-, TiO, VO o FeH en su atmósfera) nunca tuvo una atmósfera térmicamente invertida.

Un aspecto importante del estudio fue que el equipo pudo usar una gran muestra de exoplanetas y una gran cantidad de datos para determinar tendencias, que podrían usarse para predecir el comportamiento en otros exoplanetas. Esto es muy útil porque proporciona una idea de cómo se forman los planetas y también porque permite a otros astrónomos planificar de manera más efectiva para futuras observaciones. Por otro lado, si este documento estudia un exoplaneta con gran detalle, mientras este sea el valor, es muy difícil predecir tendencias a partir de él. Una mejor comprensión de este grupo de exoplanetas también podría acercarnos a resolver misterios abiertos sobre nuestro sistema solar. Como dice Changeat: “Muchos problemas, como el origen del agua en la Tierra, la composición de la Luna y las diferentes historias evolutivas de la Tierra y Marte, siguen sin resolverse a pesar de que tenemos la capacidad de obtener mediciones en el lugar. Los estudios de grandes poblaciones de exoplanetas, como los que presentamos aquí, tienen como objetivo comprender estos procesos generales.

Resumen de noticias:

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