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Los científicos descubren el "planeta del infierno"

Una nueva investigación arroja luz sobre cómo un "planeta del infierno" se volvió tan diabólicamente caliente y cómo otros mundos podrían volverse demasiado calientes para la vida con temperaturas del orden de 2.000 ºC y núcleo de diamante

Cómo se calentó tanto el 'planeta del infierno': Nuevas mediciones revelan la trayectoria orbital del planeta 55 Cnc e. La impresión de un artista del planeta Janssen, que orbita su estrella tan cerca que toda su superficie es un océano de lava que alcanza temperaturas de alrededor de 2.000 ºC. Crédito: ESA/Hubble, M. Kornmesser


Ese mundo rocoso,el planeta 55 Cnc e (apodado "Janssen"), orbita su estrella tan cerca que un año dura solo 18 horas, su superficie es un océano de lava gigante y su interior puede estar repleto de diamantes.

El planeta del infierno: Janssen

Los nuevos conocimientos provienen de una nueva herramienta llamada EXPRES que capturó mediciones ultraprecisas de la luz de las estrellas que brilla desde el sol de Janssen, conocido como Copernicus o 55 Cnc. Las mediciones de luz cambiaron muy levemente cuando Janssen se movió entre la Tierra y la estrella (un efecto similar a cuando nuestra luna bloquea el sol durante un eclipse solar).

Al analizar esas mediciones, los astrónomos descubrieron que Janssen orbita a Copernicus a lo largo del ecuador de la estrella, a diferencia de los otros planetas de Copernicus, que se encuentran en caminos orbitales tan diferentes que ni siquiera cruzan entre la estrella y la Tierra, informan los investigadores el 8 de diciembre en Nature Astronomy.

La implicación es que Janssen probablemente se formó en una órbita relativamente más fría más lejos y cayó lentamente hacia Copernicus con el tiempo. A medida que Janssen se acercaba, la atracción gravitacional más fuerte de Copernicus alteró la órbita del planeta.

Una animación de Janssen orbitando su estrella. Crédito: Lucy Reading-Ikkanda/Fundación Simons

"Hemos aprendido cómo este sistema de múltiples planetas, uno de los sistemas con la mayor cantidad de planetas que hemos encontrado, llegó a su estado actual", dice la autora principal del estudio, Lily Zhao, investigadora del Centro de Investigación del Instituto Flatiron, astrofísica computacional (CCA) en la ciudad de Nueva York.

Incluso en su órbita original, el planeta "probablemente estaba tan caliente que nada de lo que somos conscientes podría sobrevivir en la superficie", dice Zhao. Aún así, los nuevos hallazgos podrían ayudar a los científicos a comprender mejor cómo se forman y se mueven los planetas con el tiempo. Dicha información es fundamental para descubrir qué tan comunes son los entornos similares a la Tierra en el universo y, por lo tanto, qué tan abundante puede ser la vida extraterrestre.

Nuestro sistema solar, después de todo, es el único lugar en el cosmos donde sabemos que existe vida. También es plano como un panqueque: todos los planetas orbitan a unos pocos grados entre sí, ya que se formaron a partir del mismo disco de gas y polvo. Cuando las misiones de caza de exoplanetas comenzaron a descubrir mundos alrededor de estrellas distantes, encontraron muchos planetas que no orbitaban alrededor de sus estrellas anfitrionas en un plano plano. Esto planteó la cuestión de si nuestro sistema solar en forma de panqueque es realmente una rareza.

La impresión de un artista del planeta Janssen (círculo naranja), que orbita su estrella tan cerca que toda su superficie es un océano de lava que alcanza temperaturas de alrededor de 2.000 grados centígrados. Crédito: Lucy Reading-Ikkanda/Fundación Simons

El sistema planetario de Copernicus, que está a 40 años luz de la Tierra, es de particular interés dado lo bien estudiado y complejo que es: cinco exoplanetas orbitan una estrella de secuencia principal (la categoría más común de estrellas) en un par binario con un estrella enana roja. De hecho, Janssen fue la primera "súper Tierra" descubierta alrededor de una estrella de la secuencia principal. Si bien Janssen tiene una densidad similar a la de la Tierra y probablemente sea rocosa, es unas ocho veces más masiva y el doble de ancha.

Tras su descubrimiento y confirmación, Janssen se convirtió en el primer ejemplo conocido de un planeta de período ultracorto. La órbita de Janssen tiene un radio mínimo de aproximadamente 2 millones de kilómetros. (A modo de comparación, Mercurio tiene 46 millones de kilómetros y la Tierra tiene alrededor de 147 millones). La órbita de Janssen está tan cerca de Copernicus que al principio algunos astrónomos dudaron de su existencia.

Determinar el camino de Janssen alrededor de Copernicus podría revelar mucho sobre la historia del planeta, pero hacer tales mediciones es increíblemente difícil. Los astrónomos han estudiado a Janssen midiendo la disminución del brillo de Copernicus cada vez que el planeta se interpone entre la estrella y la Tierra.

Ese método no te dice en qué dirección se mueve el planeta. Para averiguarlo, los astrónomos aprovechan el mismo efecto Doppler que se usa en las cámaras de velocidad. Cuando una fuente de luz se mueve hacia ti, la longitud de onda de la luz que ves es más corta (y, por lo tanto, más azul). Cuando se aleja, la frecuencia se desplaza más y la luz es más roja.

Un diagrama de la estrella Copérnico (círculo grande) de un nuevo estudio que investiga cómo el exoplaneta 55 Cnc e (apodado "Janssen" y representado por un punto negro) orbita su estrella. La investigación reveló que la órbita del planeta (línea horizontal inclinada) se alinea ampliamente con el ecuador de la estrella. Esta nueva información se obtuvo a partir de mediciones precisas de la luz de la estrella anfitriona. A medida que Janssen se mueve entre la estrella y la Tierra, la luz estelar medida desciende. El cambio resultante en el color observado de la estrella depende de qué mitad de la estrella cruce Janssen. Debido al efecto Doppler, el hemisferio que gira hacia la Tierra es ligeramente más azul, el hemisferio opuesto que gira alejándose es algo más rojo y el del medio no cambia. Crédito: L. Zhao et al./ Nature Astronomy 2022

A medida que Copernicus gira, la mitad de la estrella gira hacia nosotros y la otra mitad se aleja. Eso significa que la mitad de la estrella es un poco más azul y la otra mitad es un poco más roja (y el espacio en el medio no está desplazado). Entonces, los astrónomos pueden rastrear la órbita de Janssen midiendo cuándo bloquea la luz del lado más rojo, el lado más azul y la sección media inalterada.

La diferencia resultante en la luz de las estrellas, sin embargo, es casi inconmensurablemente pequeña. Los equipos lo habían intentado antes, pero no pudieron determinar con precisión la trayectoria orbital del planeta. El avance en la nueva investigación provino del Espectrómetro de PRECISIÓN EXTREMA (EXPRES) en el Telescopio Lowell Discovery del Observatorio Lowell en Arizona. Fiel a su nombre, el espectrómetro ofreció la precisión necesaria para notar los pequeños cambios de luz entre rojo y azul.

Las mediciones EXPRES revelaron que la órbita de Janssen está aproximadamente alineada con el ecuador de Copernicus, un camino que hace que Janssen sea único entre sus hermanos.

Con la historia de Janssen iluminada, Zhao y sus colegas ahora planean estudiar otros sistemas planetarios. "Esperamos encontrar sistemas planetarios similares al nuestro", dice, "y comprender mejor los sistemas que conocemos".

Referencia

Lily Zhao et al, 2022. Measured spin–orbit alignment of ultra-short-period super-Earth 55 Cancri e. Nature Astronomy (2022). DOI: 10.1038/s41550-022-01837-2. www.nature.com/articles/s41550-022-01837-2

Nature Astronomy - Phys.org

Esta entrada se publicó en Noticias en 09 Dic 2022 por Francisco Martín León