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| Este concepto artístico muestra el aspecto que podría tener el exoplaneta WASP-39 b a partir de observaciones indirectas del tránsito realizadas con el telescopio espacial James Webb de la NASA, así como con otros telescopios espaciales y terrestres. Los datos recogidos por el espectrógrafo NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) del Webb muestran variaciones entre la eterna atmósfera matutina y vespertina del planeta. Crédito: NASA, ESA, CSA, R. Crawford (STScI) |
El telescopio espacial James Webb de la NASA ha descubierto las diferentes condiciones atmosféricas de los lados «matutino» y «vespertino» de un planeta lejano.
Hace tiempo que se utilizan potentes telescopios para medir las atmósferas de exoplanetas fuera de nuestro Sistema Solar, pero siempre se consideraba que la atmósfera del planeta era uniforme.
Un nuevo análisis publicado en Nature profundiza en un planeta con una atmósfera excepcional, desvelando que un exoplaneta presenta diferencias entre su atmósfera de la eterna mañana y la de la eterna tarde. El estudio, dirigido por el Space Telescope Science Institute y analizado parcialmente por un investigador del Imperial College de Londres, revela que el lado matutino del planeta es más nuboso que el vespertino.
El planeta conocido como WASP-39b es mayor en tamaño que Júpiter pero tiene una masa similar a la de Saturno. Orbita alrededor de una estrella situada a unos 700 años luz de la Tierra. WASP-39b se encuentra muy cerca de su estrella, lo que provoca que las temperaturas de su superficie sean extremadamente altas y superen los 1.000 °C. Esta proximidad también hace que el planeta complete una rotación completa en el mismo tiempo que tarda en completar una órbita.
Debido a esta proximidad, WASP-39b se encuentra en un estado de «bloqueo de marea», en el que un lado del planeta está siempre orientado hacia su estrella, de forma similar a como el mismo lado de la Luna es siempre visible desde la Tierra. Como resultado, el planeta tiene un lado «diurno» y otro «nocturno» permanentes, pero también presenta lados «matutinos» y «vespertinos» entre ambos.
En palabras del Dr. James Kirk, del Departamento de Física del Imperial College de Londres: «No hay ningún planeta como éste en nuestro Sistema Solar, pero la mayoría de los planetas que observamos orbitando estrellas lejanas están más cerca, con órbitas cortas, como WASP-39b. Ahora, hemos podido poner a prueba nuestras teorías sobre estos planetas y, por primera vez, medir directamente el lado matutino y vespertino de un exoplaneta en un amplio rango de longitudes de onda.»
«Este análisis también es especialmente interesante porque se obtiene información tridimensional del planeta que antes no se obtenía», afirma Néstor Espinoza, investigador de exoplanetas en el Space Telescope Science Institute y autor principal del estudio. «Como podemos ver que el borde vespertino está más caliente, eso significa que está un poco más hinchado. Así que, teóricamente, hay una pequeña hinchazón en el terminador que se acerca al lado nocturno del planeta».
Observando la luz que atraviesa la atmósfera de un planeta en tránsito frente a su estrella, los científicos pueden conocer mejor la composición de las atmósferas de los exoplanetas. El telescopio espacial James Webb (JWST) está equipado con instrumentos capaces de detectar los cambios en la luz de la estrella causados por el filtrado a través de la atmósfera del planeta, que revelan la presencia de diferentes moléculas.
El supuesto subyacente de este enfoque es que la atmósfera del planeta presenta características uniformes en toda su superficie.
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| Una curva de luz del espectrógrafo NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) del telescopio espacial James Webb de la NASA muestra el cambio de brillo del sistema estelar a lo largo del tiempo, a medida que el planeta transitaba por la estrella. Esta observación se realizó utilizando el modo de series temporales de objetos brillantes de NIRSpec, que utiliza una rejilla para dispersar la luz de un único objeto brillante (como la estrella anfitriona de WASP-39 b) y medir el brillo de cada longitud de onda de luz en intervalos de tiempo determinados. NASA, ESA, CSA, R. Crawford (STScI) |
WASP-39b experimenta una diferencia de temperatura significativa entre su lado diurno, que siempre está orientado hacia la estrella y es mucho más caliente, y su lado nocturno. Los investigadores creen que este contraste de temperaturas conduce a la formación de un fuerte viento ecuatorial, que provoca un flujo de viento unidireccional. Por consiguiente, este fenómeno da lugar al lado «matutino» del planeta, donde el viento nocturno más frío se desplaza hacia el lado diurno, y al lado «vespertino», donde el viento caliente diurno se desplaza hacia el lado nocturno.
Los datos indican que el lado vespertino alcanza unos abrasadores 800 °C, mientras que el lado matutino es relativamente más frío, con 600 °C.
Dado que la formación de nubes depende de la temperatura, el equipo de investigación esperaba que las caras matutina y vespertina del planeta presentaran distintos grados de cobertura nubosa. Los datos del JWST se analizaron utilizando varios métodos para confirmar que, efectivamente, la mañana estaba más nublada que la tarde, lo que coincidía con las predicciones iniciales.
Una de las técnicas de análisis, desarrollada por el Dr. Kirk, se centró únicamente en la luz recibida cuando el planeta cruzaba la superficie de la estrella durante el amanecer y el atardecer. Esto se debía a que en esos momentos sólo los bordes del planeta entraban en contacto con la superficie de la estrella, lo que provocaba que la luz de la estrella se filtrara a través de los lados matutino y vespertino de la atmósfera, respectivamente.
Los resultados del análisis del Dr. Kirk coinciden con los de otros miembros del equipo, incluidos investigadores de Estados Unidos y Europa.
El equipo pretende ahora ampliar su análisis incorporando datos de instrumentos adicionales a bordo del JWST. JWST está equipado con instrumentos capaces de analizar la luz en varias longitudes de onda, desde la luz visible hasta el infrarrojo, lo que ofrece la posibilidad de desvelar más detalles sobre las variaciones atmosféricas en WASP-39b.
«Ahora que hemos demostrado la viabilidad de este método con JWST, y que la precisión de JWST es tan inmensa, se abre realmente una nueva vía para comprender y medir la circulación atmosférica de los exoplanetas a la que antes éramos en gran medida insensibles», declaró el Dr. Kirk.
Fuentes, créditos y referencias: