Según una nueva investigación, el gas que burbujea desde una superficie cubierta de lava en el exoplaneta súper Tierra 55 Cancri e puede alimentar una atmósfera rica en dióxido de carbono o monóxido de carbono.
Impresión artística de 55 Cancri e. Crédito de la imagen: NASA / ESA / CSA / R. Crawford, STScI.
55 Cancri e es uno de los cinco planetas que orbitan alrededor de la estrella similar al Sol 55 Cancri A que se encuentra a 40 años luz de distancia en la constelación de Cáncer.
Descubierto en 2004, este planeta tiene un radio dos veces el de la Tierra y una masa 8 veces mayor, lo que lo convierte en la llamada súper Tierra.
55 Cancri e orbita su estrella anfitriona a una distancia de 0,015 AU (unas 25 veces más cerca de nuestro Sol que Mercurio) cada 18 horas.
El planeta también está bloqueado por mareas, lo que significa que no gira como lo hace la Tierra; en cambio, hay un lado permanente “diurno” y un lado “nocturno”.
Estudios anteriores de 55 Cancri e utilizando datos del Telescopio Espacial Spitzer de la NASA sugirieron la presencia de una atmósfera sustancial rica en volátiles como oxígeno, nitrógeno y dióxido de carbono.
Pero los astrónomos no pudieron descartar otra posibilidad: que el planeta esté desnudo, salvo por un tenue manto de roca vaporizada, rica en elementos como silicio, hierro, aluminio y calcio.
“El planeta está tan caliente que parte de la roca fundida debería evaporarse”, dijo el Dr. Renyu Hu, astrónomo del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA.
Para distinguir entre las dos posibilidades, el Dr. Hu y sus colegas utilizaron NIRCam de Webb (Cámara de infrarrojo cercano) y MIRI (Instrumento de infrarrojo medio) instrumentos para medir la luz infrarroja de 4 a 12 micrones procedente de 55 Cancri e.
Aunque Webb no puede capturar una imagen directa del planeta, puede medir cambios sutiles en la luz de todo el sistema a medida que el planeta orbita alrededor de la estrella.
Restando el brillo durante el eclipse secundario, cuando el planeta está detrás de la estrella, del brillo cuando el planeta está justo al lado de la estrella, los astrónomos pudieron calcular la cantidad de diferentes longitudes de onda de luz infrarroja procedente del lado diurno del planeta. .
Este método, conocido como espectroscopia de eclipses secundarios, es similar al utilizado por otros equipos de investigación para buscar atmósferas en otros exoplanetas rocosos, como TRAPPIST-1b.
La primera indicación de que 55 Cancri e podría tener una atmósfera sustancial provino de mediciones de temperatura basadas en su emisión térmica, la energía térmica emitida en forma de luz infrarroja.
Si el planeta está cubierto de roca fundida oscura con un fino velo de roca vaporizada, o no tiene atmósfera alguna, la temperatura del lado diurno debería rondar los 2.200 grados Celsius.
“En cambio, los datos del MIRI mostraron una temperatura relativamente baja de alrededor de 1.540 grados Celsius”, dijo el Dr. Hu.
“Esta es una indicación muy fuerte de que la energía se está distribuyendo del lado diurno al nocturno, muy probablemente por una atmósfera rica en volátiles”.
Si bien las corrientes de lava pueden transportar algo de calor hacia el lado nocturno, no pueden moverlo con la suficiente eficiencia como para explicar el efecto de enfriamiento.
Cuando los investigadores observaron los datos de NIRCam, vieron patrones consistentes con una atmósfera rica en volátiles.
Un espectro de emisión térmica capturado por el instrumento NIRCam de Webb en noviembre de 2022 y el instrumento MIRI en marzo de 2023 muestra el brillo (eje y) de diferentes longitudes de onda de luz infrarroja (eje x) emitida por el exoplaneta súper Tierra 55 Cancri e. Crédito de la imagen: NASA / ESA / CSA / J. Olmsted, STScI / R. Hu, JPL / A. Bello-Arufe, JPL / M. Zhang, Universidad de Chicago / M. Zilinskas, Instituto Holandés de Investigación Espacial SRON.
“Vemos evidencia de una caída en el espectro entre 4 y 5 micrones; menos luz llega al telescopio”, dijo el Dr. Aaron Bello-Arufe, también del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA.
“Esto sugiere la presencia de una atmósfera que contiene monóxido de carbono o dióxido de carbono, los cuales absorben estas longitudes de onda de luz”.
“Un planeta sin atmósfera o sólo con roca vaporizada en una atmósfera no tendría esta característica espectral específica”.
“Esta es una noticia emocionante”, dijo la Dra. Yamila Miguel, astrónoma del Observatorio de Leiden y del Instituto Holandés de Investigación Espacial.
“Hemos pasado los últimos diez años modelando diferentes escenarios, tratando de imaginar cómo sería este mundo. Obtener finalmente alguna confirmación de nuestro trabajo no tiene precio”.
Los autores creen que los gases que cubren 55 Cancri e estarían burbujeando desde el interior, en lugar de estar presentes desde la formación del planeta.
“La atmósfera primaria habría desaparecido hace mucho tiempo debido a la alta temperatura y la intensa radiación de la estrella”, dijo el Dr. Bello-Arufe.
“Esta sería una atmósfera secundaria que el océano de magma repone continuamente. El magma no es sólo cristales y roca líquida, también contiene mucho gas disuelto”.
Con toda probabilidad, cualquier atmósfera que rodee al planeta sería más compleja y bastante variable como resultado de las interacciones con el océano de magma.
Además de monóxido de carbono o dióxido de carbono, podría haber gases como nitrógeno, vapor de agua, dióxido de azufre, algunas rocas vaporizadas e incluso nubes de corta duración formadas por diminutas gotas de lava condensadas en el aire.
Si bien 55 Cancri e es demasiado caliente para ser habitable, los científicos creen que podría proporcionar una ventana única para estudiar las interacciones entre las atmósferas, superficies e interiores de planetas rocosos, y tal vez proporcionar información sobre la Tierra primitiva, Venus y Marte, que son Se cree que en el pasado estuvo cubierto de océanos de magma.
“En última instancia, queremos entender qué condiciones hacen posible que un planeta rocoso mantenga una atmósfera rica en gas, un ingrediente clave para un planeta habitable”, dijo el Dr. Hu.
El recomendaciones fueron publicados en la revista Naturaleza.
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r.hu et al. Una atmósfera secundaria en el exoplaneta rocoso 55 Cancri e. Naturaleza, publicado en línea el 15 de abril de 2024; doi: 10.1038/s41586-024-07432-x
2024-05-08 22:26:54
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