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Impresión artística de WASP-121 b. (Patricia Klein y MPIA) |
En 2015, los científicos descubrieron WASP-121 b, un exoplaneta gigante
gaseoso situado a 880 años luz de la Tierra. El mundo alienígena es lo que se
conoce como un "Júpiter caliente", una clase de gigantes gaseosos que tienen similitudes físicas con
Júpiter, pero que orbitan sus estrellas mucho más cerca (de ahí su naturaleza
"caliente"). Desde su descubrimiento, los investigadores han seguido
explorando este mundo y su extraña atmósfera.
En un nuevo estudio,
los científicos que utilizan el telescopio espacial Hubble han realizado la
primera medición detallada de la atmósfera de la parte nocturna más fría del
planeta. Y esta atmósfera nocturna parece tener una serie de extrañas y
notables cualidades, incluyendo nubes metálicas y lluvia hecha de lo que
podrían ser gemas líquidas.
"Es emocionante estudiar planetas como WASP-121 b que son muy diferentes a
los de nuestro sistema solar, porque nos permiten ver cómo se comportan las
atmósferas en condiciones extremas", dijo en un comunicado la coautora Joanna Barstow, investigadora de la Open
University del Reino Unido.
Este Júpiter caliente está bloqueado
por las mareas, lo que significa que tiene un lado que siempre está orientado
hacia su estrella y otro lado que se aleja. En el lado diurno de WASP-121 b,
orientado hacia la estrella, se evaporan metales y minerales. La atmósfera
superior del lado diurno puede alcanzar unos 5.400 grados Fahrenheit (3.000
grados Celsius), tan caliente que el agua de la atmósfera brilla y las
moléculas se rompen, según un comunicado.
Pero en el lado nocturno
del planeta, el equipo descubrió que la temperatura atmosférica se reduce
esencialmente a la mitad. Esta diferencia de temperatura hace que los fuertes
vientos soplen de oeste a este alrededor del planeta, arrastrando el agua a
través de la atmósfera desde el lado diurno al nocturno. Cuando las moléculas
de agua se separan en átomos de hidrógeno y oxígeno por el calor del lado del
día, las temperaturas frías del lado de la noche recombinan los átomos en
vapor de agua. El agua es arrastrada por los vientos de vuelta a la zona
diurna y separada en un ciclo continuo.
Las temperaturas de la
parte nocturna nunca son lo suficientemente bajas como para que se formen
nubes de agua durante este ciclo, pero eso no significa que no se formen
nubes. Mientras que las nubes de agua no se forman, las nubes de metal sí lo
hacen.
Los datos anteriores del Hubble mostraban indicios de la
existencia de metales como el hierro, el magnesio, el cromo y el vanadio en
forma de gases en el lado diurno del planeta. Pero en este estudio, los
investigadores han descubierto que en el lado nocturno del planeta se enfría
lo suficiente como para que estos metales se condensen en nubes.
Y,
al igual que los fuertes vientos arrastran el vapor de agua y los átomos
alrededor del planeta para que se rompan y recombinen, las nubes metálicas se
desplazan hacia el lado diurno del planeta y se evaporan, se condensan de
nuevo en el lado nocturno y así sucesivamente.
Pero las nubes
metálicas no son el único fenómeno extraño que estos investigadores detectaron
en este Júpiter caliente. También encontraron pruebas de una posible lluvia en
forma de gemas líquidas.
A los científicos les sorprendió que,
entre los metales que detectaron en la atmósfera del planeta, no encontraran
aluminio ni titanio. Creen que este sorprendente hallazgo podría explicarse
por qué los metales se condensaron y llovieron en niveles inferiores de la
atmósfera del planeta, fuera del alcance de estas observaciones,
según el comunicado.
Este vapor metálico condensado en la lluvia metálica
vería al aluminio condensarse junto con el oxígeno, formando corindón. Se
trata de un compuesto metálico que, al contaminarse con otros metales que se
sospecha que están en la atmósfera del planeta, formaría lo que conocemos en
la Tierra como rubíes o zafiros, según el comunicado.
Este trabajo
ha arrojado nueva luz sobre el lado nocturno del caliente Júpiter, pero el
equipo también ha estudiado el lado diurno del planeta.
"Para
sondear toda la superficie de WASP-121 b, tomamos espectros con el Hubble
durante dos revoluciones completas del planeta", dijo en el comunicado el
coautor David Sing, investigador de la Universidad Johns Hopkins en Maryland.
Al combinar esta información sobre el lado nocturno de WASP-121 b
con los datos sobre el lado diurno del exoplaneta, el equipo está trabajando
para revelar nuevos conocimientos sobre el funcionamiento de la atmósfera del
planeta en su conjunto. El equipo pudo observar el ciclo completo del agua en
el planeta y, al hacerlo, se convirtió en el primero en estudiar el ciclo
completo del agua en un exoplaneta, según el comunicado.
Sin
embargo, aún queda mucho por aprender. El equipo tiene previsto seguir
explorando el exoplaneta con el telescopio espacial James Webb de la NASA, un
observatorio de última generación que acaba de llegar al espacio para estudiar
los confines del universo en el infrarrojo.
"Para entender mejor
este planeta, vamos a observarlo con el telescopio espacial James Webb durante
su primer año de funcionamiento", dijo en el comunicado el autor principal,
Thomas Mikal-Evans, investigador del Instituto Max Planck de Astronomía.
Fuentes, créditos y referencias:
Mikal-Evans, T., Sing, D.K., Barstow, J.K. et al. Diurnal variations in the stratosphere of the ultrahot giant exoplanet WASP-121b. Nat Astron, 2022 DOI: 10.1038/s41550-021-01592-w
Fuentes: Instituto Tecnológico de Massachusetts, Space