WASP-76b es un Júpiter ultracaliente a unos 640 años luz de distancia de la Tierra en la constelación de Piscis. Hace unos años ganó notoriedad por ser tan caliente que el hierro cae en forma de lluvia. Está bloqueado por las mareas con su estrella, y el hemisferio que mira hacia las estrellas del planeta puede alcanzar temperaturas de hasta 2400 grados Celsius, muy por encima del punto de fusión del hierro de 1538 grados Celsius.
Los científicos han estado estudiando el planeta desde su descubrimiento en 2013, y nueva evidencia sugiere que hace más calor de lo que se pensaba. Pero, casi decepcionantemente, después de todo, puede que no haya lluvia de hierro.
El descubrimiento de que WASP-76b podría ser incluso más caliente de lo que se pensaba se basa en observaciones de varios años del exoplaneta. Un nuevo artículo basado en algunas de esas observaciones se publica en The Astrophysical Journal Letters. Su título es ' Detección de calcio ionizado en la atmósfera del Júpiter ultracaliente WASP-76b . ' Emily Deibert, estudiante de doctorado de la Universidad de Toronto, es la primera autora del artículo.
El estudio de los exoplanetas se encuentra en un lugar interesante. Los astrónomos están desarrollando nuevas formas de encontrar más exoplanetas y comenzar a estudiar sus atmósferas. La nueva investigación se basa en un proyecto llamado ExoGemS: exoplanetas con espectroscopía de Géminis. Utiliza el telescopio Gemini North en Mauna Kea y un espectrógrafo de alta resolución para explorar la diversidad de atmósferas de exoplanetas. La encuesta ExoGemS está destinada a estudiar al menos 30 exoplanetas de interés para los astrónomos, con WASP-76b como punto de referencia para la encuesta.
'A medida que hacemos la detección remota de docenas de exoplanetas, que abarcan un rango de masas y temperaturas', dijo el coautor Ray Jayawardhana, 'desarrollaremos una imagen más completa de la verdadera diversidad de mundos extraterrestres, desde aquellos lo suficientemente calientes como para albergar hierro. lluvia a otros con climas más moderados, desde los más pesados que Júpiter a otros no mucho más grandes que la Tierra ”.
Una ilustración de un Júpiter caliente orbitando cerca de su estrella. Crédito de la imagen: ESA / ATG medialab, CC BY-SA 3.0 IGO
“Es notable que con los telescopios e instrumentos actuales, ya podamos aprender mucho sobre las atmósferas - sus constituyentes, propiedades físicas, presencia de nubes e incluso patrones de viento a gran escala - de planetas que orbitan estrellas a cientos de años luz de distancia, ', Dijo Jayawardhana en un presione soltar .
WASP-76b ganó algo de atención debido a un estudio anterior que encontró que puede llover hierro. La temperatura del lado del día es lo suficientemente alta como para vaporizar el hierro, mientras que la temperatura del lado de la noche es lo suficientemente baja como para que el hierro se condense en lluvia. La idea era que en algún lugar cerca del terminator del planeta bloqueado por las mareas, el hierro se condensaría en líquido y caería a la superficie.
Puede que eso no sea cierto, pero llegaremos a eso. Esta nueva investigación muestra que WASP-76b en realidad podría estar más caliente de lo que se pensaba. Proviene del descubrimiento de un raro trío de líneas espectroscópicas de calcio ionizado en la atmósfera.
El exoplaneta tiene una atmósfera compleja y los astrónomos lo están estudiando desde cientos de años luz de distancia, por lo que es probable que las conclusiones no sean definitivas. En su artículo, los autores dicen que WASP-76b probablemente tiene una atmósfera que se escapa y que la hidrodinámica de la atmósfera está afectando las líneas de calcio ionizado en la espectrometría. 'La temperatura más alta conduciría a una mayor producción de calcio ionizado y, por lo tanto, a fuertes características de absorción', escriben.
“Estamos viendo mucho calcio; es una característica realmente fuerte ”, dijo la primera autora Emily Deibert, estudiante de doctorado de la Universidad de Toronto, cuyo asesor es Jayawardhana. 'Esta firma espectral de calcio ionizado podría indicar que el exoplaneta tiene vientos en la atmósfera superior muy fuertes', dijo Deibert. 'O la temperatura atmosférica en el exoplaneta es mucho más alta de lo que pensamos'.
Hay una cantidad deslumbrante de detalles en esta figura del estudio, pero las caídas representan las tres líneas espectroscópicas de calcio ionizado. Crédito de la imagen: Deibert et al 2021.
El hierro que ha atraído tanta atención podría ser en parte responsable del calor extremo, en una de sus formas. Otra forma de hierro, junto con el Mg, también podría dificultar que la atmósfera se enfríe. “Los mecanismos identificados que conducen a aumentos de temperatura en las atmósferas de Júpiter ultracalientes son la fotoionización de metales y NLTE< equilibrio termodinámico no local > efectos en forma de superpoblación de especies responsables del calentamiento (por ejemplo, Fe ii) junto con la subpoblación de especies responsables del enfriamiento (por ejemplo, Fe i y Mg) '.
WASP-76b es probablemente el único planeta del sistema y tiene aproximadamente el 92% de la masa de Júpiter. Tiene un período orbital de menos de dos días. Sus frecuentes tránsitos lo convierten en un buen objetivo de estudio. Los autores de esta investigación tienen la intención de estudiar el exoplaneta de manera más extensa. 'En un artículo de próxima publicación, analizaremos el rango espectral completo cubierto por estas observaciones y buscaremos la absorción debido a un conjunto de especies atómicas, iónicas y moleculares modeladas a alta resolución ...', escriben.
¿Qué pasa con la lluvia de hierro?
Se ha informado ampliamente de que WASP-76b llueve hierro fundido. Pero según otro estudio, puede que ese no sea el caso.
En un artículo titulado ' No se necesita paraguas: confrontando la hipótesis de la lluvia de hierro en WASP-76b con posprocesado
modelos de circulación general , ”Un equipo de investigadores dice que la lluvia de hierro es poco probable y que algo más puede explicar las observaciones.
Ese equipo, con el primer autor Arjun Savel, señala que WASP-76b es la primera vez que se postula cualquier tipo de lluvia de hierro en una atmósfera de exoplaneta. “La interpretación del gradiente de la química del hierro antes mencionada sería la primera de su tipo entre las atmósferas de exoplanetas”, escriben. Según ellos, hay otra explicación y puede ser más probable.
Dicen que los datos que muestran la lluvia de hierro podrían explicarse por la temperatura. “Sin embargo, la necesidad de un gradiente químico para explicar las observaciones existentes ha sido cuestionada por los modelos avanzados de Wardenier et al. (2021), quienes calculan de manera autoconsistente los espectros de transmisión a partir de un modelo 3-D de este planeta y descubren que la condensación de hierro o una asimetría de temperatura significativa podrían coincidir con los valores de Ehrenreich et al. (2020) '.
La asimetría de temperatura que mencionan se encuentra entre los bordes delantero y trasero de la atmósfera. Desafortunadamente, los datos existentes no pueden diferenciar entre la lluvia de hierro real y la asimetría de temperatura. Hay otro problema con los datos. Resulta que la estrella WASP-76 puede tener un compañero estelar a unas 85 UA de distancia. La luz de esa estrella puede haber estado presente en algunas de las espectroscopias originales de Hubble de WASP-76b, ensuciando los datos.
La ilustración de este artista muestra un planeta que se calienta lo suficiente como para derretir metales. Crédito de la imagen: NASA, ESA y G. Bacon (STSci)
También señalan que las atmósferas ultracalientes de Júpiter no son propicias para las nubes de Fe. “Además, las nubes de Fe no se ven favorecidas necesariamente en las atmósferas calientes de Júpiter; Los modelos de microfísica indican que la tasa de nucleación de Fe es baja, lo que hace que las nubes de Fe se secuestran en las profundidades de la atmósfera ”.
Otro artículo, de 2021, titulado “ Descomposición de la señal de correlación cruzada de hierro del Júpiter ultracaliente WASP-76b en transmisión mediante transferencia radiativa Monte-Carlo 3D , ”También argumenta en contra de la conclusión de la lluvia de hierro. En ese artículo, los autores escriben: “También mostramos que la señal de hierro publicada anteriormente de WASP-76b se puede reproducir mediante un modelo que presenta condensación de hierro en la extremidad principal. Alternativamente, la señal puede explicarse por una asimetría de temperatura sustancial entre la extremidad anterior y posterior, donde la condensación de hierro no es estrictamente necesaria para coincidir con los datos '.
Para ser justos con los investigadores que inicialmente sugirieron la presencia de lluvia de hierro en WASP-76b , solo dijeron que era una posibilidad debido a los datos que tenían. Los titulares sugirieron que era un trato hecho, pero así es como funcionan los titulares. David Ehrenreich, profesor del Departamento de Astronomía de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Ginebra, Suiza, fue el autor principal de ese artículo.
En su artículo, dijeron que sus resultados se pueden explicar de dos maneras, y solo una de ellas involucra la lluvia de hierro. Los resultados '... pueden explicarse por una combinación de rotación planetaria y viento que sopla desde el lado caluroso', por un lado. Por otro lado, '... no surge ninguna señal del lado nocturno cerca del terminador matutino, lo que muestra que el hierro atómico no está absorbiendo la luz de las estrellas allí'. Pero como hemos visto, la falta de una señal de hierro podría deberse a la asimetría de temperatura.
Entonces, por ahora, nadie está seguro de que haya un planeta tan caliente que llueva hierro. Pero seguro que sería interesante. Instrumentos más poderosos, como el próximo telescopio espacial James Webb, deberían ayudarnos a averiguarlo con certeza.
Más:
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