Un exoplaneta a unos 1.360 años luz de distancia está tan cerca de su estrella que sus nubes consisten en roca vaporizada.
Llamada WASP-178b, orbita WASP-178, una estrella joven y blanca con el doble de la masa del Sol, en una órbita increíblemente corta de solo 3,3 días. En esa proximidad, las temperaturas en el mundo gaseoso se disparan, tanto que se clasifica como un ‘Júpiter ultracaliente’, posiblemente el tipo de exoplaneta más extremo que conocemos.
Un nuevo estudio del clima en este mundo salvaje ha identificado, por primera vez, monóxido de silicio (SiO) en la atmósfera de un exoplaneta, brindándonos una nueva visión de estos mundos verdaderamente extraños.
“Todavía no tenemos una buena comprensión del clima en diferentes entornos planetarios”, dijo el astrofísico David Sing de la Universidad Johns Hopkins.
“Cuando miras a la Tierra, todas nuestras predicciones meteorológicas aún están ajustadas con precisión a lo que podemos medir. Pero cuando vas a un exoplaneta distante, tienes poderes predictivos limitados porque no has construido una teoría general sobre cómo funciona todo en una atmósfera. va de la mano y responde a condiciones extremas”.
Los Júpiter calientes en particular son absolutamente fascinantes y maduros para el estudio. Como sugiere el nombre, estos mundos son gigantes gaseosos, como Júpiter, pero también son muy calientes, porque están en órbitas extremadamente cercanas con sus estrellas, algunas giran en menos de un día.
Plantean un enigma interesante: no pueden haberse formado en su órbita actual, porque la gravedad, la radiación y los intensos vientos estelares deberían haber evitado que el gas se aglutine. Sin embargo, hasta la fecha se han detectado más de 300 Júpiter calientes; los astrónomos creen que se forman más lejos de sus estrellas y migran hacia el interior.
WASP-178b tiene alrededor de 1,4 veces la masa de Júpiter y alrededor de 1,9 veces su tamaño. Inflado por el calor de su estrella, el exoplaneta alcanza temperaturas de 2450 Kelvin (2177 grados Celsius o 3950 grados Fahrenheit). Esa temperatura es el punto óptimo para detectar silicato vaporizado: los estudios teóricos han demostrado que, por encima de 2000 Kelvin, se espera que el monóxido de silicio sea detectable.
Así es cómo. El exoplaneta pasa entre nosotros y su estrella anfitriona. Con cada tránsito, los átomos de la atmósfera del exoplaneta absorben parte de la luz de la estrella; cada elemento absorbe o emite en una longitud de onda diferente, lo que significa que puede identificarse como una señal en el espectro de luz que recibe de la estrella.
La señal es absolutamente diminuta, como puede imaginar, pero al apilar los tránsitos, los astrónomos pueden amplificar el espectro para obtener una señal legible. Con este método, se han detectado metales vaporizados como el titanio, el hierro y el magnesio en las atmósferas de Júpiter calientes.
Un equipo de investigadores dirigido por Sing y su colega Josh Lothringer de la Universidad del Valle de Utah utilizó el Telescopio Espacial Hubble para obtener el espectro de WASP-178b y encontró una señal como nunca antes se había visto. Según su análisis, resultó ser silicio y magnesio.
“SiO, en particular, no se ha detectado previamente, hasta donde sabemos, en exoplanetas”. escribieron en su papel“pero la presencia de SiO en WASP-178b es consistente con las expectativas teóricas como la especie portadora de Si dominante a altas temperaturas”.
WASP-178b es, como todos los Júpiter calientes conocidos, bloqueado por mareas a su estrella. Eso significa que un lado mira permanentemente a la estrella, en el día permanente, y el otro mira hacia afuera en la noche permanente. Esto produce una diferencia significativa de temperatura entre los dos hemisferios del exoplaneta, con una atmósfera giratoria que gira entre los dos.
En el lado nocturno del exoplaneta, puede ser lo suficientemente frío como para que los vapores se condensen en nubes que lluevan hacia las profundidades de la atmósfera, antes de regresar al lado diurno, donde los minerales se vaporizan una vez más.
Los investigadores no pudieron ver ninguna señal de esta condensación en WASP-178b. terminador, la línea que separa el día de la noche. Pero los resultados sugieren que el monóxido de silicio puede estar presente en otros exoplanetas para los cuales las observaciones detalladas del terminador son más visibles, a saber, WASP-76b. Si la lluvia de rocas está presente en un exoplaneta, este podría ser el lugar para encontrarla.
Los resultados del equipo también muestran que estamos mejorando en la observación de las atmósferas misteriosas de mundos distantes. Esto es un buen augurio para observar exoplanetas que son más pequeños y más distantes de sus estrellas.
“Si no podemos averiguar qué sucede en los Júpiter supercalientes donde tenemos datos de observación sólidos y confiables, no tendremos la oportunidad de descubrir qué sucede en espectros más débiles al observar exoplanetas terrestres”. Lothringer dijo.
“Esta es una prueba de nuestras técnicas que nos permite desarrollar una comprensión general de las propiedades físicas, como la formación de nubes y la estructura atmosférica”.
La investigación ha sido publicada en Naturaleza.