NASA/ JPL-Caltech/ UCLA

Las observaciones del telescopio Spitzer de la NASA revelan un planeta distante con una mancha caliente en el lugar equivocado.

El planeta gigante gaseoso, llamado upsilon Andromedae b, orbita firme alrededor de su estrella, con una cara hiriviendo perpetuamente bajo el calor de la estrella. Pertenece a una clase de planetas llamados “Júpiter calientes”, llamados así por sus altas temperaturas y por ser de constitución grande y gaseosa.

Se podría pensar que la parte más caliente de estos planetas estaría del lado que está directamente frente apuntado a la estrella, sin embargo, observaciones anteriores han demostrado que sus puntos calientes se puede desplazar levemente de este punto. Los astrónomos pensaban que los fuertes vientos podrían estar desplazando el material gaseoso caliente.

Pero el nuevo hallazgo puede poner a esta teoría en tela de juicio. Usando Spitzer, un observatorio espacial infrarrojo, los astrónomos encontraron que la mancha caliente de upsilon Andromedae b está desplazada nada menos que 80 grados. Básicamente, la mancha caliente está en un costado del planeta en lugar de directamente bajo el resplandor de la estrella.

“Realmente no esperaba encontrar una mancha caliente con un desplazamiento tan grande”, dijo Ian Crossfield, autor principal de un nuevo artículo sobre el descubrimiento que aparecerá en un próximo número del Astrophysical Journal. “Está claro que entendemos aún menos sobre la energética atmósfera de los Júpiter calientes de lo que pensábamos”.

Los resultados son parte de un creciente campo de la ciencia atmosférica exoplanetaria, cuto pionero ha sido el Spitzer, en 2005, cuando se convirtió en el primer telescopio en detectar directamente los fotones de un exoplaneta, o planeta que orbita una estrella que no sea el Sol. Desde entonces, Spitzer, junto con el telescopio espacial Hubble, de la NASA, han estudiado las atmósferas de varios Júpiter calientes, en la búsqueda de agua, metano, dióxido de carbono y monóxido de carbono.

En el nuevo estudio, los astrónomos informan observaciones de upsilon Andromedae b tomadas durante cinco días, en febrero de 2009. Este planeta gira alrededor de su estrella cada 4,6 días, según lo medido a través del “bamboleo”, o técnica de velocidad radial, con telescopios en tierra. Este planeta no transita o cruza por delante de su estrella como lo hacen muchos otros Júpiter calientes estudiados por Spitzer.

Spitzer midió la luz total combinada de la estrella y el planeta, a medida que el planeta orbitaba alrededor. El telescopio no puede ver directamente el planeta, pero se pueden detectar variaciones en la luz infrarroja total del sistema que se presentan a medida que la parte caliente del planeta entra en el campo visible desde la Tierra. La parte más caliente del planeta emite más luz infrarroja.

Se podría pensar que el sistema debería parecer más brillante cuando el planeta estubiese directamente detrás de la estrella, mostrando así su faz plenamente iluminada. Del mismo modo, se podría pensar que el sistema debería estar más oscuro cuando el planeta vuelva su faz opuesta, no iluminada, hacia la Tierra. Pero el sistema era más brillante cuando el planeta estaba al lado de la estrella, con la mitad de su cara iluminada apuntado hacia la Tierra. Esto significa que la parte más caliente del planeta no está mirando a su estrella. Es algo así como ir a la playa a la puesta del Sol y sentir el mayor calor del día. Los investigadores no están seguros de cómo esto podría ser.

Ellos han adivinado algunas posibilidades, incluyendo vientos supersónicos provocando ondas de choque que calientan el material, e interaccines magnéticas de la estrella con el planeta. Pero estas son sólo especulaciones. A medida que más Júpiter calientes sean examinados, los astrónomos probarán nuevas teorías.

“Éste es un resultado muy inesperado”, dijo Michael Werner, científico del proyecto Spitzer en el Laboratorio de Propulsión a Reacción, de la NASA, en Pasadena, California, que no tomó parte del estudio. “Spitzer nos muestra que estamos muy lejos de la comprensión de estos mundos alienígenas”.

Las observaciones de Spitzer se hicieron antes que se quedara sin su refrigerante líquido, en mayo de 2009, comenzando oficialmente su misión caliente.

Otros autores del estudio xon Brad Hansen, de la Universidad de California Los Angeles; Joseph Harrington, de la Universidad del Centro de Florida, Orlando; James YK. Cho de Queen Mary, Universidad de Londres, Reino Unido; Drake Deming, del Centro de Vuelo Espacial Goddard, de la NASA, en Greenbelt, Maryland; Kristen Menou, de la Universidad de Columbia, Nueva York, NY; y Sara Seager, del Instituto Tecnológico de Massachusetts, Boston.

Más información en:

http://www.jpl.nasa.gov/news/news.cfm?release=2010-340&rn=news.xml&rst=2775

Lynette Cook

Un equipo de cazadores de planetas liderado por astrónomos de la Universidad de California en Santa Cruz, y la Institución Carnegie de Washington ha anunciado el descubrimiento de un planeta de tamaño terrestre (tres veces la masa de la Tierra) orbitando una estrella cercana a una distancia que lo sitúa en el centro de la “zona habitable” de la estrella, donde el agua líquida podría existir en la superficie del planeta. De confirmarse, éste sería el exoplaneta más parecido a la Tierra descubierto hasta ahora y el primer caso de planeta potencialmente habitable.

Para los astrónomos, un planeta “potencialmente habitable” es un planeta que podría sostener la vida, no necesariamente uno que los seres humanos consideren un lugar agradable para vivir. Habitabilidad depende de muchos factores, pero el agua líquida y una atmósfera se encuentran entre los más importantes.

“Nuestros resultados ofrecen un caso muy convincente para un planeta potencialmente habitable”, dijo Steven Vogt, profesor de astronomía y astrofísica en la Universidad de California en Santa Cruz. “El hecho que hemos sido capaces de detectar este planeta tan rápidamente y tan cerca nos dice que los planetas como éste deben ser realmente más comunes”.

Los resultados se basan en 11 años de observaciones en el Observatorio WM Keck en Hawai. “Las técnicas avanzadas en combinación con telescopios antiguos basados en tierra continuarán liderando la revolución de los exoplanetas”, dijo Paul Butler del Instituto Carnegie. “Nuestra capacidad de encontrar mundos potencialmente habitables está ahora limitada sólo por nuestro tiempo de telescopio”.

Vogt y Butler lideran el Relevamiento Lick Carnegie de Exoplanetas. Los nuevos hallazgos del equipo se informan en un artículo científico que se publicará en el Astrophysical Journal. Entre los coautores se incluye a Eugenio Rivera, científico asociado de investigación de la Universidad de California en Santa Cruz, a Nader Haghighipour, astrónomo asociado de la Universidad de Hawai-Manoa, y a Gregory Henry y Michael Williamson, investigadores científicos de la Universidad Estatal de Tennessee.

El artículo presenta el descubrimiento de dos nuevos planetas alrededor de la estrella enana roja cercana Gliese 581. Esto eleva el número total de planetas conocidos alrededor de esta estrella a seis, el sistema planetario de mayor número de planetas entre los descubiertos hasta ahora fuera del Sistema Solar. Al igual que en éste, los planetas alrededor de Gliese 581 tienen órbitas casi circulares.

El más interesante de los dos nuevos planetas es Gliese 581g, con una masa de tres a cuatro veces la de la Tierra y un periodo orbital de poco menos de 37 días. Su masa indica que es probable que sea un planeta rocoso con una superficie definida y que tiene la gravedad suficiente para retener una atmósfera, según Vogt.

Gliese 581, situada a 20 años luz de distancia de la Tierra en la constelación de Libra, tiene una historia un tanto accidentada respecto a los reclamos de planetas habitables. Dos planetas detectados anteriormente en el sistema están en los bordes de la zona habitable, uno en el lado caliente (planeta c) y otro en el lado frío (planeta d). Mientras que algunos astrónomos siguen pensando que el planeta d podría ser habitable si tiene una gruesa atmósfera con un fuerte efecto invernadero para que se caliente, otros se muestran escépticos. El planeta g recién descubierto, sin embargo, se encuentra en el centro de la zona habitable.

“Tuvimos planetas en ambos lados de la zona habitable – demasiado caliente uno y demasiado frío el otro – y ahora tenemos uno justo en el medio”, dijo Vogt.

El planeta está trabado por la marea gravitacional a la estrella, lo que significa que un lado está siempre de cara a la estrella recibiendo luz en un día perpetuo, mientras que el otro lado permanece opuesto a la estrella y está en oscuridad perpetua. Un efecto de esto es la estabilidad del clima superficial del planeta, según Vogt. La zona más habitable en la superficie del planeta sería la línea entre la sombra y la luz (conocida como “terminador”), con temperaturas en la superficie disminuyendo hacia el lado oscuro y aumentando hacia el lado iluminado.

“Cualquier forma de vida emergente tendría una amplia gama de climas estables para elegir y para evolucionar, en función de su longitud”, dijo Vogt.

Los investigadores estiman que la temperatura media de la superficie del planeta está entre -31 y -12 C. Las temperaturas reales van desde un calor ardiente en la cara orientada hacia la estrella al frío glacial en el lado oscuro.

Si Gliese 581g tiene una composición rocosa similar a la de la Tierra, su diámetro sería de unos 1,2 a 1,4 veces el de la Tierra. La gravedad en la superficie sería más o menos igual o ligeramente superior a la de la Tierra, de modo que una persona fácilmente podría caminar en posición vertical sobre el planeta, dijo Vogt.

Los nuevos resultados se basan en 11 años de observaciones de Gliese 581 usando el espectrómetro HIRES (diseñado por Vogt) en el telescopio Keck I del Observatorio WM Keck, en Hawai. El espectrómetro permite mediciones precisas de la velocidad radial de una estrella (su movimiento a lo largo de la línea visual desde la Tierra), que puede revelar la presencia de planetas. El tirón gravitatorio de un planeta en órbita provoca cambios periódicos en la velocidad radial de la estrella central. Múltiples planetas inducen oscilaciones complejas en el movimiento de la estrella, y los astrónomos usan sofisticados análisis para detectar planetas y determinar sus órbitas y masas.

“Es muy difícil de detectar un planeta como éste”, dijo Vogt. “Cada vez que se mide la velocidad radial, es una noche en el telescopio, y tomó más de 200 observaciones con una precisión de alrededor de 1,6 metros por segundo para detectar este planeta”.

Para conseguir muchas medidas de velocidad radial (238 en total), el equipo de Vogt combinó sus observaciones de HIRES con los datos publicados por otro grupo liderado por el Observatorio de Ginebra (HARPS).

Además de las observaciones de velocidad radial, los coautores Henry y Williamson hicieron precisas medidas de brillo, noche a noche, de la estrella con uno de los telescopios robóticos de la Universidad Estatal de Tennessee. “Nuestras mediciones de brillo verificaron que las variaciones de velocidad radial son causadas por el nuevo planeta en órbita y no por un proceso dentro de la propia estrella”, dijo Henry.

Los investigadores también exploraron las implicaciones de este descubrimiento con respecto al número de estrellas que es probable que tengan al menos un potencial planeta habitable. Dado el número relativamente pequeño de estrellas que han sido cuidadosamente estudiadas por los cazadores de planetas, este descubrimiento ha llegado sorprendentemente pronto.

“Si éstos son raros, no se debería haber encontrado en una forma tan rápida y tan cerca”, dijo Vogt. “El número de sistemas con planetas potencialmente habitables es probablemente del orden de 10 ó 20 por ciento, y cuando se multiplica eso por los cientos de miles de millones de estrellas en la Vía Láctea, que es un número grande, podría haber decenas de miles de millones de estos sistemas en nuestra galaxia”.

Más información en:

http://news.ucsc.edu/

Miguel Briganti/ SMM/ IAC

El Gran Telescopio Canarias (GTC) y su instrumento OSIRIS han permitido, por primera vez, detectar la presencia de potasio en la atmósfera de dos planetas fuera del Sistema Solar o exoplanetas. Un equipo internacional, liderado por la Universidad de Florida (USA) y dirigido por Eric Ford, y en el que participan entre otros científicos Knicole Colón y Hans J. Deeg, investigador del Instituto de Astrofísica de Canarias, utilizó el instrumento OSIRIS en el GTC para hallar trazas de potasio en la atmósfera del exoplaneta HD 80606 b. Utilizando el mismo instrumento del GTC y la misma técnica, otro equipo internacional liderado por David Sing de la Universidad de Exeter, en Devon (Reino Unido) y del que forman parte los investigadores españoles Jordi Cepa del IAC y Mercedes López-Morales del CSIC-ICE, detectó también trazas de potasio en la atmósfera de otro exoplaneta, denominado XO-2b.

La importancia de estos hallazgos radica no sólo en la existencia del potasio en esos exoplanetas sino en que, además, la misma técnica mejorada, se podría utilizar en un futuro, para encontrar otros átomos y moléculas como agua o metano, que podrían ser significativos para determinar la existencia de vida en planetas extrasolares.

Los modelos teóricos desarrollados hasta ahora predicen la presencia de sodio y de potasio en las atmósferas de planetas extrasolares. El sodio fue detectado por primera vez en 2002 con el telescopio espacial Hubble, pero la detección de potasio se había resistido hasta ahora. En este nuevo estudio, los científicos han podido confirmarlo gracias al instrumento OSIRIS instalado en el Gran Telescopio Canarias (GTC).

Este tipo de observaciones contribuye a allanar el camino para los futuros estudios de atmósferas planetarias y determinar si el objeto estudiado tiene las características necesarias para su habitabilidad, pues cada detección de un átomo o molécula ayuda a los astrónomos a entender más sobre la composición y estructura de los exoplanetas. Además, dada la gran variedad de masas de planetas, tamaños, temperaturas y características de las estrellas que orbitan, los científicos esperan también que haya una considerable diversidad de propiedades en sus atmósferas.

Ambos planetas son gigantes gaseosos similares a Júpiter y tienen temperaturas muy altas para los estándares terrestres: HD 80606 b llega a 1.126 Celsius y XO-2 b está a aproximadamente 935 Celsius.

“Esta nueva técnica abre la puerta para comparar la abundancia de múltiples moléculas y átomos en muchos más planetas”, asegura Ford y añade que “hay diferencias interesantes en los detalles del potasio hallado en ambos planetas, lo que nos brinda información sobre la estructura de las atmósferas”. En cuanto a la importancia de ambas detecciones, Eric Ford explica que “hallazgos de esta naturaleza son muy difíciles y ha habido muy pocos. Después de estas investigaciones vemos más claro que el potasio es una característica común e importante en estas atmósferas”.

Los investigadores de este descubrimiento recuerdan que, hasta ahora, se pensaba que los telescopios terrestres no tendrían la precisión suficiente para detectar y estudiar planetas de tipo terrestre debido a la interferencia de la atmósfera y que no podrían competir con los telescopios espaciales. Por ello, la comunidad científica estaba esperando al lanzamiento del telescopio espacial James Webb (un proyecto conjunto de la NASA, la ESA y la CSA que sustituirá al Hubble en los próximos años) para poder realizar este tipo de estudios.

Éxito de OSIRIS y del GTC

Tras el éxito de esta investigación “debido a la gran superficie colectora del espejo primario del GTC (10,4 m) y a su capacidad de superar los problemas atmosféricos”, una de las investigadoras, Knicole Colon, propone al GTC –y a otros telescopios gigantes que utilicen su misma tecnología- como instrumentos “ideales para caracterizar planetas terrestres que orbiten en torno a estrellas pequeñas y cercanas” superando las expectativas y ubicando estos instrumentos al mismo nivel que los telescopios espaciales. Según explica otro de los investigadores David Sing, “los resultados iniciales de ambos equipos de investigación han sido muy alentadores” y aseguró que “todavía no hemos explorado todas las capacidades del instrumento.”

HD 80606 b es un planeta extrasolar situado a unos 190 años luz de la Tierra en la constelación de la Osa Mayor y que se encuentra en un sistema binario, es decir, formado por dos estrellas (HD 80606 y HD 80607). Este planeta es ya muy famoso. Su descubrimiento se anunció en 2001 y, en ese momento, los investigadores destacaron que se trataba de un planeta de tipo súper Júpiter o Júpiter excéntrico debido a que posee la órbita más alargada jamás hallada, similar a la de un cometa. Luego, en 2009 se pudo captar otra característica singular para este tipo de objetos: un drástico cambio de temperaturas como si se tratase de un rapidísimo cambio climático. En la actualidad, la hipótesis que se maneja apunta a que las extremas variaciones de temperatura estacionales del HD 80606b contribuyen a producir vientos muy fuertes en la atmósfera del planeta, lo que podría propiciar un exceso de absorción de vapor de potasio. No obstante, el equipo de investigación indica que aun no acaban de entender el origen de los vientos en las atmósferas de estos planetas gigantes y afirma que harán falta más observaciones para asentar estas hipótesis.

XO-2b es un planeta en la zona de transición entre dos tipos de Júpiteres calientes descubiertos hasta ahora; unos que parecen tener capas de inversión térmica (similares a la estratosfera, o capa de ozono, terrestre) y otros que no, aunque no sabemos actualmente que elementos químicos son los responsables de esas capas de inversión en este tipo de planetas. La detección de potasio nos da pistas sobre la temperatura en determinadas capas de la atmósfera del planeta y con esa temperatura podemos empezar a barajar algunas hipótesis sobre este fenómeno de presencia o ausencia de estratosferas.

Tránsitos

Ambos estudios para detectar potasio en la atmósfera de estos planetas –y que permitirán afinar las técnicas de caracterización de exoplanetas- se han basado en observaciones de espectrofotometría de banda estrecha con el instrumento OSIRIS del GTC. Esta técnica permite medir la luz proveniente de la estrella que es absorbida por átomos y moléculas en la atmósfera de un planeta, mientras el planeta transita frente a su estrella. Los átomos y las moléculas absorben determinadas longitudes de onda (colores) de luz, proporcionando una huella química que los científicos puedan reconocer.

Los científicos firmantes del estudio remarcan que OSIRIS en el GTC es óptimo para investigar la composición y otras propiedades de las atmósferas de los exoplanetas que transitan estrellas brillantes, eliminando o reduciendo al máximo las fuentes de ruido.

Más información en:

http://www.iac.es/

Brendan Bowler and Michael Liu, IfA/ Hawaii

Los astrónomos de la Universidad de Hawai han medido la temperatura de un planeta joven gigante gaseoso girando alrededor de otra estrella usando el Observatorio WM Keck y los resultados son sorprendentes. Ellos han encontrado que su atmósfera es diferente a la de cualquier planeta extrasolar estudiado previamente.

Los astrónomos determinaron la temperatura del planeta al obtener un espectro de su luz emitida. Como resultado, encontraron que los actuales modelos teóricos de los planetas gaseosos gigantes no podían explicar todos los datos. El equipo sospecha que la razón es la presencia de polvo en la atmósfera del planeta. Los modelos con cantidades normales de polvo no se parecen a este planeta, pero los modelos con nubes de polvo excepcionalmente gruesas trabajan mucho mejor. Por lo tanto, parece que los jóvenes planetas gigantes gaseosos están muy nublados.

“Estamos en un punto donde no sólo podemos hacer imágenes directas de planetas alrededor de otras estrellas, sino que también podemos empezar a estudiar las propiedades de sus atmósferas en detalle. La espectroscopía directa de exoplanetas es el futuro en este campo”, dijo Brendan Bowler, estudiante graduado en la Universidad de Hawai y autor principal del estudio.

El planeta, conocido como HR 8799 B, es uno de los tres planetas gaseosos gigantes en órbita alrededor de la estrella HR 8799, ubicada a 130 años luz de distancia de la Tierra, en la constelación de Pegaso. Como referencia, la distancia a la estrella nocturna más cercana a la Tierra es de unos cuatro años luz. HR 8799 b es el planeta de menor masa alrededor de la estrella, alrededor de siete veces la masa de Júpiter. Este sistema de múltiples planetas fue descubierto por imagen directa, en 2008, y ahora, sólo un año y medio después, los astrónomos han obtenido un espectro de uno de sus planetas. El espectro de un planeta contiene mucha más información que una sola imagen: puede revelar la temperatura, composición química y propiedades de las nubes del planeta.

La técnica que usó el equipo para determinar la temperatura del planeta se basa en la química de la atmósfera del planeta. En concreto, la presencia o ausencia de metano gaseoso se puede utilizar como un termómetro. El equipo encontró que HR 8799 b muestra poco o nada de metano en su atmósfera. Con base en su espectro y en las imágenes previamente obtenidas del planeta, y comparando las observaciones con los modelos teóricos de atmósferas de baja temperatura, estiman que la temperatura más baja posible para el planeta es de unos 1200 Kelvin.

Los modelos, sin embargo, trabajaron mal al reproducir todos los datos. Los actuales modelos teóricos predicen que HR 8799 b debe tener cerca de 400 Kelvin menos que lo que se mide, a partir de la edad del planeta y la cantidad de energía que emite en la actualidad. El equipo sospecha que la diferencia obedece a que el planeta tiene mucho más polvo y nubes que lo esperado por los modelos actuales.

“Los estudios directos de los planetas extrasolares están aún en su infancia. Pero incluso en esta etapa inicial, estamos aprendiendo que estos objetos son de una especie diferente a los objetos que hemos conocido previamente “, dijo Michael Liu, profesor de astronomía de la Universidad de Hawai y coautor del estudio.

Los planetas alrededor de HR 8799 son increíblemente débiles, unas 100.000 veces más débiles que la estrella que los alberga. Para obtener el espectro de la HR 8799 B, el equipo se basó en el sistema de óptica adaptativa del telescopio Keck II para hacer una imagen ultra-aguda de la estrella durante muchas horas. Luego utilizaron el instrumento denominado OSIRIS instalado en Keck, un tipo especial de espectrógrafo, para separar con precisión el espectro del planeta de la luz de su estrella anfitriona.

“Los sistemas de óptica adaptativa en Keck y otros grandes telescopios terrestres hacen imágenes más nítidas que incluso el telescopio espacial Hubble. Con la óptica adaptativa estamos aprendiendo muchísimo acerca de objetos que son más pequeños que las estrellas de menor masa y más grande que los planetas más masivos gaseosos gigantes del Sistema Solar “, dijo Trent Dupuy, estudiante graduado de la Universidad de Hawai y coautor del estudio. El Dr. Michael Cushing del Laboratorio de Propulsión a Reacción, JPL, era también miembro del equipo al anunciar estos resultados.

Aunque ya han sido descubiertos más de 500 planetas  alrededor de otras estrellas, sólo de seis planetas se han obtenido imágenes directas. Tres de éstos están alrededor de HR 8799 y fueron descubiertos, en 2008, por Christian Marois del Consejo Nacional de Investigación de Canadá y colaboradores. Cuando se anunció, el descubrimiento representaba una de las primeras imágenes directas de la luz emitida por planetas extrasolares.

Un artículo que describe el estudio será publicado en la revista Astrophysical Journal más adelante, este año.

Más información en:

http://keckobservatory.org/

NASA/ ESA/ G. Bacon (STScI)

Como si el debate sobre qué es y qué no es un planeta no fuera lo suficientemente confuso, los astrónomos del telescopio espacial Hubble ahora han confirmado la existencia de un objeto torturado y calcinado que se podría denominar un “planeta cometario”.

El planeta gigante, llamado HD 209458b, orbita tan cercano a su estrella que su atmósfera se está escapando al espacio. Ahora, las observaciones del nuevo Cosmic Origins Spectrograph (COS) a bordo del Hubble, de la NASA, sugieren que poderosos vientos estelares están barriendo el material por detrás del planeta calcinado, dándole forma de una cola cometaria.

“Desde el año 2003, los científicos han teorizado que la masa perdida está siendo obligada a retroceder en una cola e incluso han calculado cómo luce esa cola”, dice el astrónomo Jeffrey Linsky, de la Universidad de Colorado, en Boulder, líder del estudio de COS. “Creemos que tenemos la mejor evidencia observacional para apoyar esa teoría. Hemos medido gas saliendo del planeta a velocidades específicas, algunos viniendo hacia la Tierra. La interpretación más probable es que hemos medido la velocidad del material en una cola”.

La masa de HD 209458b es un poco menor que la de Júpiter, pero orbita 100 veces más cercano a su estrella que Júpiter. El planeta calcinado gira alrededor de ella en sólo 3,5 días. Por el contrario, el más rápido del Sistema Solar, Mercurio, orbita el Sol en 88 días.  El planeta es uno de los extrasolares más intensamente escudriñados porque es uno de los pocos mundos extraterrestres conocidos que pueden verse pasando delante de, o en tránsito a, su estrella. El tránsito hace que la luz de las estrellas se apague ligeramente. De hecho, el gigante gaseoso es el primer mundo extraterrestre descubierto al transitar su estrella. Orbita la estrella HD 209458, ubicada a 153 años luz de la Tierra.

Linsky y su equipo usan COS para analizar la atmósfera del planeta durante eventos de tránsito. Durante el tránsito, los astrónomos pueden estudiar la estructura y la composición química de la atmósfera de un planeta por muestreo de la luz de la estrella que pasa a través de él. La depresión de la luz de las estrellas debido al paso del planeta, con exclusión de su atmósfera, es muy pequeña, sólo el 1,5 por ciento. Cuando se añade a la atmósfera, la depresión salta al 8 por ciento, lo que indica una atmósfera extensa.

COS detectó los elementos pesados Carbono y Silicio en la atmósfera del planeta súper-caliente (1.100 C). Esta detección revela que la estrella principal está calentando toda la atmósfera, excavando los elementos más pesados y permitiéndoles escapar del planeta.

Los datos de COS también mostraron que el material que deja el planeta no viaja a la misma velocidad. “Hemos encontrado gas escapando a altas velocidades, con una gran cantidad de este gas que fluye hacia nosotros a 35.000 km/h”, explica Linsky. “Este gran flujo de gas probablemente es gas arrastrado por el viento estelar para formar la cola cometaria del planeta”.

El espectrógrafo más reciente del Hubble, con su capacidad para el sondeo químico de un planeta en longitudes de onda ultravioletas, que no son accesibles para los telescopios terrestres, está demostrando ser un instrumento importante para sondear las atmósferas de los “Júpiter calientes” como HD 209458b. Los astrónomos también han usado COS para muestrear la atmósfera de otro planeta calcinado, WASP-12b, cuya atmósfera hinchada se derrama en su estrella.

Otro instrumento de Hubble, el Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS), observó HD 209458b en 2003. Los datos de STIS mostraron una activa evaporación de la atmósfera y propusieron una estructura similar a la cola del cometa como una posibilidad. Pero STIS no era capaz de obtener el detalle espectroscópico necesario para mostrar un componente de gas protector terrestre en movimiento durante los tránsitos. Debido a la combinación única del COS, de muy alta sensibilidad ultravioleta y buena resolución espectral, el componente de gas protector terrestre en movimiento — la cola — se pudo detectar directamente por primera vez.

A pesar de que este planeta “extremo” está siendo asado por su estrella, no será destruido pronto. “Tomará alrededor de mil millones de años para que el planeta se evapore”, dice Linsky.

Los resultados aparecieron en la edición del 10 de julio de The Astrophysical Journal.

Más información en:

http://www.hubblesite.org/

NASA

Los astrónomos han descubierto una nueva técnica con base en la superficie terrestre para estudiar las atmósferas de planetas fuera del Sistema Solar, acelerando la búsqueda de planetas similares a la Tierra con moléculas relacionadas con la vida. Este trabajo se publica en la edición del  3 de febrero de 2010  de la revista Nature.

Los científicos desarrollaron la nueva técnica usando el relativamente pequeño telescopio infrarrojo basado en la superficie terrestre, de la NASA, para identificar una molécula orgánica en la atmósfera de un planeta del tamaño de Júpiter, a casi 63 años luz de distancia. Usando un novedoso método de calibración para eliminar los errores sistemáticos de observación, obtuvieron medidas que revelan detalles de la composición atmosférica del exoplaneta y sus condiciones, un logro sin precedentes para un observatorio basado en la superficie terrestre.

La Dra. Giovanna Tinetti del University College de Londres (UCL), cuyo trabajo en el proyecto fue financiado por el Consejo de Instalaciones Científicas y Tecnológicas (STFC) del Reino Unido, dijo: “El objetivo final es observar la atmósfera de un planeta con capacidad de dar soporte a la vida. Aún no lo hemos logrado, pero la posibilidad de usar telescopios terrestres en combinación con los observatorios espaciales, acelerará el trabajo de estudiar las atmósferas de los exoplanetas”.

El autor principal, Mark Swain, astrónomo del Laboratorio de Propulsión a Reacción, JPL, de la NASA, añade: “El hecho que hayamos usado un telescopio terrestre relativamente pequeño es apasionante debido a que implica que con telescopios mayores, usando esta técnica, puede que seamos capaces de caracterizar exoplanetas terrestres”.

Actualmente, se conocen más de 400 exoplanetas. La mayor parte de ellos son gaseosos, como Júpiter, pero algunas “súper-Tierras” se cree que son grandes mundos rocosos. Un verdadero planeta similar a la Tierra, con el mismo tamaño y distancia a su estrella, aún está por descubrirse. La misión Kepler, de la NASA, está ahora buscando desde el espacio y se espera que encuentre varios de estos mundos parecidos a la Tierra.

El 11 de agosto de 2007, Swain y su equipo apuntaron el telescopio infrarrojo hacia el planeta caliente, del tamaño de Júpiter, HD 189733b, en la constelación de Vulpecula, la Zorra. Cada 2,2 días, el planeta orbita a una estrella de la secuencia principal del tipo K, ligeramente más fría y pequeña que el Sol. HD189733b ya había arrojado algunos avances en la ciencia exoplanetaria, incluyendo detecciones de vapor de agua, metano y dióxido de carbono usando telescopios espaciales. Usando la nueva técnica, los astrónomos detectaron, con éxito, dióxido de carbono y metano en la atmósfera de HD 189733b con un espectrógrafo, el cual divide la luz en sus componentes para revelar las huellas espectrales distintivas de los compuestos químicos. Su trabajo clave fue el desarrollo del novedoso método de calibración para eliminar errores sistemáticos de observación provocados por la variabilidad de la atmósfera de la Tierra y la inestabilidad debida al movimiento del sistema del telescopio, cuando acompaña a su objetivo.

“Como consecuencia de este trabajo, ahora tenemos el emocionante proyecto que otros telescopio terrestres, equipados adecuadamente, aunque relativamente pequeños, podrían ser capaces de caracterizar exoplanetas”, dice John Rayner, científico de soporte en las instalaciones del telescopio infrarrojo de la NASA, quien construyó el espectrógrafo SpeX, usado para estas medidas. “En una época, ni siquiera podíamos ver al Sol con el telescopio, y el hecho que ahora podamos obtener un espectro de un exoplaneta, a 63 años luz de la Tierra, es asombroso”.

En el transcurso de sus observaciones, el equipo encontró una inesperada y brillante emisión infrarroja del metano que se asienta en el lado diurno de HD198733b. Esto podría indicar algún tipo de actividad en la atmósfera del planeta, lo cual podría estar relacionado con el efecto de la radiación ultravioleta procedente de la estrella central del planeta que impacta en la atmósfera superior, pero se necesitará un estudio más detallado.

“Un objetivo inmediato para el uso de esta técnica es caracterizar más profundamente la atmósfera de éste y de otros exoplanetas, incluyendo la detección de moléculas orgánicas y, posiblemente, prebióticas” como aquéllas que precedieron a la evolución de la vida en la Tierra, dijo Swain. “Estamos listos para enfrentar la tarea”. Algunos de los primeros objetivos serán las súper-Tierras. Usada en sinergia con las observaciones del Spitzer y del Hubble de la NASA y del futuro telescopio espacial James Webb, la nueva técnica “nos dará una forma absolutamente brillante de caracterizar súper-Tierras”, comenta Swain.

Más información en:

http://www.scitech.ac.uk/

ESO/ M. Janson

Estudiando un sistema planetario triple que se asemeja a una versión a escala aumentada de nuestra propia familia solar de planetas, los astrónomos han sido capaces de obtener el primer espectro directo –la “huella digital química”– de un planeta orbitando una estrella distante. El resultado no sólo proporciona nuevos conocimientos sobre la formación y composición del planeta sino que representa un hito en la búsqueda de vida en otros lugares del Universo.

“El espectro de un planeta es como una huella digital. Proporciona información clave sobre los elementos químicos presentes en la atmósfera del planeta”, dice Markus Janson, autor principal de un artículo que informa sobre los nuevos hallazgos. “Con esta información podemos entender mejor cómo se formó el planeta y, en el futuro, podríamos incluso ser capaces de encontrar signos indicativos de la presencia de vida”.

Los investigadores obtuvieron el espectro de un exoplaneta gigante que orbita la estrella brillante y muy joven  HR 8799. El sistema está a unos 130 años luz de la Tierra. La estrella tiene 1,5 veces la masa del Sol y alberga un sistema planetario que se asemeja a un modelo aumentado de nuestro propio Sistema Solar. En 2008, otro equipo de investigadores detectó tres gigantescos planetas compañeros, con masas de unas 7 a 10 veces la de Júpiter, que están entre 20 y 70 veces más distantes de su estrella madre que la Tierra del Sol. El sistema también muestra dos cinturones de objetos más pequeños, similares al Cinturón Principal de Asteroides y al Cinturón de Kuiper, del Sistema Solar.

“Nuestro objetivo era el planeta del medio de los tres, que es aproximadamente diez veces más masivo que Júpiter y tiene una temperatura de alrededor de 800 Celsius”, dice Carolina Bergfors, miembro del equipo. “Después de un tiempo de exposición de más de cinco horas fuimos capaces de separar el espectro del planeta de la luz de la estrella madre que es mucho más brillante”.

Esta es la primera vez que se obtiene directamente el espectro de un exoplaneta orbitando una estrella normal, casi de tipo solar. Previamente, los únicos espectros obtenidos requerían un telescopio espacial para observar a un exoplaneta pasar justo detrás de su estrella central en un “eclipse exoplanetario” y entonces se podía extraer el espectro comparando la luz de la estrella antes y después. Sin embargo, este método sólo puede aplicarse si la orientación de la órbita del exoplaneta es exactamente la precisa, lo cual ocurre sólo para una pequeña fracción de los sistemas exoplanetarios. El espectro actual fue obtenido desde la Tierra, empleando el telescopio VLT de la organización Observatorio Europeo Austral, ESO, en observaciones directas que no dependen de la orientación de la órbita.

Debido a que la estrella central es varios miles de veces más brillante que el planeta, este es un logro notable. “Es como tratar de ver de qué está hecha una vela, observándola desde una distancia de dos kilómetros mientras está al lado de una lámpara de 300 W, enceguecedoramente brillante”, dice Janson.

El descubrimiento fue posible gracias al instrumento infrarrojo NACO instalado en el VLT y apoyado fuertemente por las extraordinarias capacidades del sistema de óptica adaptativa del instrumento. Fotografías y espectros aún más precisos de exoplanetas gigantes se esperan del instrumento de próxima generación SPHERE, que será instalado en el VLT, a partir de 2011, y del European Extremely Large Telescope.

Los nuevos datos que acaban de reunirse muestran que la atmósfera que encierra al planeta aún es poco comprendida. “Los aspectos observados en el espectro no son compatibles con los modelos teóricos actuales”, explica el coautor Wolfgang Brandner. “Tenemos que tomar en consideración una descripción más detallada de las nubes de polvo atmosféricas o aceptar que la atmósfera tiene una composición química diferente de la previamente asumida”.

Los astrónomos esperan atrapar pronto las huellas digitales de los otros dos planetas gigantes de modo de poder comparar, por primera vez, los espectros de tres planetas que pertenecen al mismo sistema. “Esto seguramente arrojará nueva luz sobre los procesos que llevan a la formación de sistemas planetarios como el nuestro”, concluye Janson.

Más información en:

http://www.eso.org/

NASA/ JPL-Caltech

Mirando más allá del Sistema Solar, investigadores de la NASA han detectado la química básica para la vida en un segundo planeta gaseoso caliente, guiando a los astrónomos hacia el objetivo de poder caracterizar planetas donde la vida podría existir. El planeta no es habitable pero tiene la misma química que, si se encontrara alrededor de un planeta rocoso en el futuro, podría indicar la presencia de la vida.

“Éste es el segundo planeta fuera del Sistema Solar en el cual se encontraron agua, metano y dióxido de carbono, los cuales son potencialmente importantes para los procesos biológicos en planetas habitables”, dijo el investigador Mark Swain del Laboratorio de Propulsión a Reacción, JPL, de la NASA, en Pasadena, California. “La detección de compuestos orgánicos en dos exoplanetas ahora aumenta la posibilidad que se convierta en algo común encontrar planetas con moléculas que estén ligadas con la vida”.

Swain y sus co-investigadores usaron información de dos de los grandes observatorios en órbita de la NASA, el telescopio espacial Hubble y el telescopio espacial Spitzer, para estudiar HD 209458b, un  planeta gaseoso caliente y gigante, mayor que Júpiter, que orbita una estrella parecida al Sol a alrededor de 150 años luz de distancia, en la constelación Pegaso. El nuevo descubrimiento da continuidad al notable descubrimiento, en diciembre de 2008, de dióxido de carbono alrededor de otro planeta caliente del tamaño de Júpiter, HD 189733b. Observaciones anteriores de Hubble y Spitzer de ese planeta también han revelado vapor de agua y metano.

Las detecciones fueron hechas a través de espectroscopía, la cual divide la luz en sus componentes para revelar la marca espectral distintiva de diferentes sustancias químicas. Datos del espectrómetro multiobjeto y de la cámara de infrarrojo cercano del Hubble revelaron la presencia de las moléculas,  y los datos del espectrómetro infrarrojo y del fotómetro de Spitzer midieron sus cantidades.

“Esto demuestra que podemos detectar las moléculas que son importantes para los procesos de la vida”, dijo Swain. Los astrónomos ahora pueden comenzar a comparar las dos atmósferas planetarias en sus diferencias y similitudes. Por ejemplo, la cantidad relativa de agua y dióxido de carbono en los dos planetas es similar, pero HD 209458b muestra una abundancia mayor de metano que HD 189733b. “La gran abundancia de metano nos está diciendo algo”, dijo Swain. “Esto podría significar que hubo algo especial en la formación de este planeta”.

Otros enormes y calientes planetas tipo Júpiter pueden ser caracterizados y comparados usando los instrumentos existentes, dijo Swain. Este trabajo puede resultar en la base para el tipo de análisis que los astrónomos eventualmente necesitarán para realizar la identificación de planetas rocosos parecidos a la Tierra donde la marca de sustancias químicas orgánicas pudiera indicar la presencia de vida.

Se espera que la misión Kepler de la NASA, que fue lanzada este año,  encuentre mundos rocosos, pero los astrónomos creen que durante una década o más seremos incapaces de detectar signos de cualquier químico en tales cuerpos.

Cuando encontremos tales planetas parecidos a la Tierra, en el futuro, “la detección de compuestos orgánicos no necesariamente significará que haya vida sobre el planeta, porque hay otros caminos para generar tales moléculas”, dijo Swain. “Si detectamos sustancias químicas orgánicas en un planeta rocoso parecido a la Tierra, necesitaremos entender lo suficiente acerca del planeta para descartar procesos no biológicos que pudieran haber guiado a esas sustancias químicas para que estén allí”.

“Estos objetos están demasiado lejos para enviar sondas hacia ellos, por lo que la única manera de aprender algo acerca de ellos es apuntando los telescopios. La espectroscopía provee una poderosa herramienta para determinar su química y su dinámica”.

Más información en:

http://www.jpl.nasa.gov/

ESO/ L. Calcada

Tan acostumbrados estamos a la luz solar, la lluvia, la niebla y la nieve de nuestro planeta, que nos sería imposible imaginarnos una atmósfera diferente y otras formas de precipitación.

Por ejemplo, el Dr. Seuss, en su libro Bartholomew y el Oobleck, nos habla de una sustancia verde pegajosa, llamada oobleck, que cayó de los cielos y engomó el Reino de Didd, y tuvo que ser conjurada por magos siendo claramente una cosa de magia.

Pero no la atmósfera de COROT-7b, un exoplaneta descubierto en febrero de 2009 por el telescopio espacial COROT, lanzado por las agencias espaciales Francesa y Europea.

De acuerdo a los modelos de los científicos en la Universidad de Washington, en St. Louis, la atmósfera de COROT-7b está hecha de ingredientes de rocas y cuando un frente de tormenta se mueven, los guijarros se condensan y caen a modo de lluvia, sobre lagos de lava fundida.

El trabajo, hecho por Laura Schaefer, investigadora asistente en el Laboratorio de Química Planetaria, y por el Dr. Bruce Fegley Jr., profesor de ciencias terrestres y planetarias en Artes & Ciencias, aparece en la edición del 1 de Octubre de The Astrophysical Journal.

Los astrónomos han encontrado cerca de 400 planetas extrasolares, o exoplanetas, en los últimos 20 años. Pero debido a las limitaciones de las medidas indirectas, por las cuales fueron descubiertos, la mayoría son Júpiter calientes,  gigantes gaseosos orbitando cerca de su estrella madre. Más de 1300 Tierra podrían meterse en Júpiter, el cual tiene 300 veces la masa de la Tierra.

COROT-7b, por otro lado, tiene menos de dos veces el tamaño de la Tierra y sólo cinco veces su masa.

Éste fue el primer planeta que se encontró orbitando a la estrella COROT-7, una enana naranja en la constelación Monoceros, o el Unicornio. La letra b indica que se trata del primer exoplaneta del sistema.

Sólido como una roca

En agosto de 2009, un consorcio de observatorios europeos, liderado por el Suizo, reportó el descubrimiento de COROT-7c, un segundo planeta orbitando a COROT-7.

Usando los datos de ambos planetas, fueron capaces de calcular que COROT-7b tenía una densidad promedio cercana a la de la Tierra. Esto significa que es, casi con certeza, un planeta rocoso hecho de rocas de silicatos como las de la corteza terrestre, dice Fegley.

Nadie diría de él que es similar a la Tierra y, mucho menos, hospitalario para la vida. El planeta y su estrella están separados por 2,5 millones de kilómetros, 23 veces menos que la distancia entre Mercurio y el Sol.

Debido a que el planeta está tan cerca de la estrella, está trabado gravitacionalmente por ella, al igual que la Luna lo está respecto por la Tierra. Un lado del planeta siempre mira hacia su estrella, igual que un lado de la Luna siempre mira hacia la Tierra.

Este lado que mira a la estrella tiene una temperatura de alrededoer de 2600 K. Eso es infernalmente caliente – suficientemente caliente para evaporar las rocas. La temperatura global promedio de la superficie terrestre, en contraste, es sólo de alrededor de 288 K.

El lado en sombra perpetua, por otro lado, está realmente frío, a 50 K.

Tal vez, debido a que fue cocinada, la atmósfera de COROT-7b nunca tuvo  elementos o componentes volátiles como los que forman la atmósfera terrestre, tales como el agua, el nitrógeno y el dióxido de carbono.

“La única atmósfera que tiene este objeto es producida por vapor surgido de calientes silicatos fundidos en un lago de lava u océano de lava”, dice Fegley.

¿Cómo sería esta atmósfera? Para averiguarlo, Schaefer y Fegley han usado cálculos de equilibrio termoquímico para modelar la atmósfera de COROT-7b.

Los cálculos, los cuales revelan que ensamblajes minerales son estables bajo condiciones diferentes, fueron verificados con MAGMA, un programa de computadora desarrollado por Fegley, en 1986, junto al fallecido A. G. W. Cameron, profesor de astrofísica en la Universidad de Harvard.

Schaefer y Fegley modificaron el programa MAGMA, en 2004, para estudiar el vulcanismo a alta temperatura en Io, el satélite galileano más interior de Júpiter. Esta versión modificada fue usada en su reciente trabajo.

Lloviendo rocas

Debido a que los científicos no saben la composición exacta del planeta, corrieron el programa con cuatro diferentes composiciones de partida. “Obtuvimos esencialmente el mismo resultado en los cuatro casos”, dice Fegley.

“Sodio, potasio, monóxido de silicio y luego oxígeno, tanto atómico como molecular, componen la mayor parte de la atmósfera”. Pero hay también pequeñas cantidades de otros elementos encontrados en las rocas de silicatos, tales como magnesio, aluminio, calcio y hierro.

¿Por qué hay oxígeno en un planeta muerto, cuando esto no sucedió en la atmósfera terrestre hasta 2400 millones de años después, cuando las plantas comenzaron a producirlo?

“El oxígeno es el elemento más abundante en la roca”, dice Fegley, “por lo que cuando la roca se evapora, acaba produciéndose oxígeno.”

La peculiar atmósfera tiene un clima singular. “A medida que uno se eleva, la atmósfera se torna más fría y, eventualmente, se satura con diferentes tipos de ‘rocas’, de la misma manera que se satura con agua en la atmósfera de la Tierra”, explica Fegley. “Pero, en lugar de formarse nubes de agua y luego llover gotas de agua, se forman nubes de ‘rocas’ y comienzan a llover pequeños guijarros de diferentes tipos de rocas”.

Más extraño aún, la clase de rocas que se condensan a partir de la nube depende de su altitud. La atmósfera trabaja de la misma forma que una columna de fraccionamiento, las altas columnas nudosas que hace que una planta petroquímica sea reconocible a la distancia. En una columna de fraccionamiento, el petróleo crudo es hervido y sus componentes se condensan en una serie de bandejas, con el más pesado (con el  punto de ebullición más alto) en la base, y el más liviano (y más volátil) surgiendo en lo alto.

En vez de condensar hidrocarburos, tales como asfalto, parafina, kerosene y gasolina, la atmósfera del exoplaneta condensa minerales, tales como enstatita, corundo, espinela y wollastonita. En todo caso, la fracción cae de acuerdo al punto de ebullición.

El sodio elemental y el potasio, los cuales tiene muy bajo punto de ebullición en comparación con las rocas, no caen como lluvia, sino que permanecen en la atmósfera, donde formarían altas nubes de gas azotadas por el viento estelar de COROT-7.

Esas grandes nubes pueden ser detectadas por telescopios terrestres. El sodio, por ejemplo, brillaría en la parte naranja del espectro, como un gigantesco, aunque débil, farol de vapor de sodio.

Observadores, recientemente, han reconocido sodio en las atmósferas de otros dos exoplanetas.

La atmósfera de COROT-7b puede no ser respirable, pero ciertamente entretenida.

Más información en:

http://news-info.wustl.edu/news/page/normal/14753.html