WASP-43b está nublado durante la noche y despejado durante el día, con vientos ecuatoriales aullando alrededor del planeta a 8.050 km por hora (5.000 mph).
El concepto de este artista muestra cómo podría verse WASP-43b. Crédito de la imagen: NASA / ESA / CSA / Ralf Crawford, STScI.
WASP-43b es un exoplaneta gaseoso del tamaño de Júpiter pero con el doble de masa.
Este mundo alienígena se encuentra a unos 260 años luz de distancia, en la constelación de Sextans.
WASP-43b se encuentra tan cerca de su estrella anfitriona, la estrella enana naranja WASP-43, que completa una órbita en sólo 19,5 horas.
También está bloqueado gravitacionalmente de modo que mantiene un hemisferio mirando a la estrella.
Aunque el lado nocturno nunca recibe radiación directa de la estrella, los fuertes vientos del este transportan calor desde el lado diurno.
Desde su descubrimiento en 2011, WASP-43b ha sido observado con numerosos telescopios, incluido el Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA y el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA, ahora retirado.
“Con el Hubble pudimos ver claramente que hay vapor de agua durante el día. Tanto el Hubble como el Spitzer sugirieron que podría haber nubes en el lado nocturno”, dijo el Dr. Taylor Bell, astrónomo del Instituto de Investigación Ambiental del Área de la Bahía.
“Pero necesitábamos mediciones más precisas de Webb para realmente comenzar a mapear la temperatura, la cobertura de nubes, los vientos y la composición atmosférica más detallada en todo el planeta”.
Aunque WASP-43b es demasiado pequeño, tenue y está demasiado cerca de su estrella para que un telescopio pueda verlo directamente, su corto período orbital lo hace ideal para la espectroscopía de curva de fase, una técnica que implica medir pequeños cambios en el brillo del sistema estrella-planeta como el planeta orbita la estrella.
Dado que la cantidad de luz infrarroja media emitida por un objeto depende en gran medida de su calor, los datos de brillo capturados por Webb pueden usarse para calcular la temperatura del planeta.
En su estudio, el Dr. Bell y sus colegas utilizaron Instrumento de infrarrojo medio de Webb (MIRI) para medir la luz del sistema WASP-43 cada 10 segundos durante más de 24 horas.
“Al observar toda una órbita, pudimos calcular la temperatura de diferentes lados del planeta a medida que giran a la vista”, explicó Bell. “A partir de ahí, podríamos construir un mapa aproximado de la temperatura en todo el planeta”.
Las mediciones muestran que el lado diurno tiene una temperatura promedio de casi 1.250 grados Celsius (2.300 grados Fahrenheit), lo suficientemente caliente como para forjar hierro. Mientras tanto, el lado nocturno es significativamente más fresco con 600 grados Celsius (1100 grados Fahrenheit).
Los datos también ayudan a localizar el punto más caliente del planeta (hotspot), que se desplaza ligeramente hacia el este desde el punto que recibe la mayor radiación estelar, donde la estrella está más alta en el cielo del planeta. Este cambio se produce debido a los vientos supersónicos, que mueven el aire caliente hacia el este.
“El hecho de que podamos mapear la temperatura de esta manera es un testimonio real de la sensibilidad y estabilidad de Webb”, afirmó el Dr. Michael Roman, astrónomo de la Universidad de Leicester.
Para interpretar el mapa, los astrónomos utilizaron complejos modelos atmosféricos en 3D, como los que se utilizan para comprender el tiempo y el clima en la Tierra.
El análisis muestra que el lado nocturno probablemente esté cubierto por una gruesa y alta capa de nubes que impiden que parte de la luz infrarroja escape al espacio.
Como resultado, la zona nocturna, aunque muy calurosa, parece más oscura y fría de lo que sería si no hubiera nubes.
El amplio espectro de luz infrarroja media captado por Webb también permitió medir la cantidad de vapor de agua y metano en todo el planeta.
“Webb nos ha dado la oportunidad de descubrir exactamente qué moléculas estamos viendo y poner algunos límites a las abundancias”, dijo la Dra. Joanna Barstow, astrónoma de la Open University.
Los espectros muestran signos claros de vapor de agua tanto en el lado nocturno como en el lado diurno del planeta, lo que proporciona información adicional sobre el espesor de las nubes y la altura a la que se extienden en la atmósfera.
Sorprendentemente, los datos también muestran una clara falta de metano en cualquier parte de la atmósfera. Aunque el lado diurno es demasiado caluroso para que exista metano (la mayor parte del carbono debería estar en forma de monóxido de carbono), el metano debería ser estable y detectable en el lado nocturno, más fresco.
“El hecho de que no veamos metano nos dice que WASP-43b debe tener velocidades de viento que alcanzan unas 5.000 millas por hora”, dijo el Dr. Barstow.
“Si los vientos mueven el gas del lado diurno al nocturno y viceversa lo suficientemente rápido, no hay tiempo suficiente para que las reacciones químicas esperadas produzcan cantidades detectables de metano en el lado nocturno”.
“Con el nuevo poder de observación de Webb, WASP-43b ha sido revelado con un detalle sin precedentes”, dijo la Dra. Laura Kreidberg, directora del Instituto Max Planck de Astronomía.
“Vemos un mundo complejo e inhóspito, con vientos furiosos, cambios masivos de temperatura y nubes irregulares probablemente formadas por gotas de roca”.
“WASP-43b es un recordatorio de la amplia gama de climas posibles en los exoplanetas y de las muchas formas en que la Tierra es especial”.
El resultados fueron publicados en la revista Naturaleza Astronomía.
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TJ Bell et al. Nubes nocturnas y química de desequilibrio en el caliente Júpiter WASP-43b. Nat Astron, publicado en línea el 22 de febrero de 2024; doi: 10.1038/s41550-024-02230-x
2024-04-30 21:46:18
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