La misión Cheops de la ESA

Cheops confirma cuatro mini-Neptunos calientes

La misión exoplanetaria Cheops de la ESA ha confirmado la existencia de cuatro mini-Neptunos calientes que orbitan alrededor de cuatro estrellas en nuestra Vía Láctea. Estos exoplanetas tienen tamaños entre la Tierra y Neptuno y orbitan sus estrellas más cerca que Mercurio orbita nuestro Sol.

Estos llamados mini-Neptunos son diferentes a cualquier planeta de nuestro Sistema Solar y proporcionan un «eslabón perdido» entre los planetas similares a la Tierra y los planetas parecidos a Neptuno que aún no se comprende.

Los mini-Neptunos se encuentran entre los tipos más comunes de exoplanetas conocidos, y los astrónomos están comenzando a encontrar más y más en órbita alrededor de estrellas brillantes.

Misteriosos mini-Neptunos calientes

Los exoplanetas Neptunianos son similares en tamaño a Neptuno o Urano en nuestro sistema solar. (Neptuno tiene aproximadamente cuatro veces el tamaño o el radio de la Tierra y casi 17 veces su masa o peso).

Cheops confirma la existencia de cuatro mini-Neptunos calientes en la Vía Láctea.
Cheops confirma la existencia de cuatro mini-Neptunos calientes en la Vía Láctea.

Son rocosos en su interior, con metales más pesados en sus núcleos. Suelen tener atmósferas dominadas por hidrógeno y helio.

Los mini-Neptunos, en cambio, son exoplanetas más pequeños que los Neptunianos y más grandes que la Tierra: No existen planetas como estos en nuestro sistema solar.

Son objetos misteriosos: Son más pequeños, más fríos y más difíciles de encontrar que los exoplanetas llamados Júpiteres calientes, que se han encontrado en abundancia.

Mientras que los Júpiteres calientes orbitan su estrella en cuestión de horas o días y normalmente tienen temperaturas superficiales de más de 1000 °C, los mini-Neptunos calientes tardan más en orbitar sus estrellas anfitrionas y tienen temperaturas superficiales más frías de solo alrededor de 300 °C.

TESS: Primera detección

La primera señal de la existencia de estos cuatro nuevos exoplanetas fue encontrada por la misión TESS de la NASA. Sin embargo, esta nave espacial solo miró durante 27 días a cada estrella.

TESS detectó un indicio de tránsito (la atenuación de la luz cuando un planeta pasa frente a su estrella desde nuestro punto de vista) para cada una de las cuatro estrellas. Durante su misión extendida, TESS volvió a visitar estas estrellas y se volvió a ver el mismo tránsito, lo que implica la existencia de planetas.

Los científicos calcularon los períodos orbitales más probables y apuntaron a Cheops a las mismas estrellas en el momento en que esperaban que los planetas transitaran.

Durante este procedimiento aleatorio, Cheops pudo medir el tránsito de cada uno de los exoplanetas, confirmando su existencia, descubriendo sus verdaderos períodos orbitales y dando el siguiente paso en su caracterización.

Los cuatro planetas recién descubiertos tienen órbitas de entre 21 y 53 días alrededor de cuatro estrellas diferentes. Su descubrimiento es esencial porque acerca nuestra muestra de exoplanetas conocidos al tipo de órbitas más largas que encontramos en nuestro propio Sistema Solar.

Una composición aún por descubrir

Una de las preguntas pendientes sobre los mini-Neptunos calientes es de qué están hechos. Los astrónomos predicen que tienen un núcleo rocoso de hierro con gruesas capas exteriores de material más ligero.

¿De qué están hechos los exoplanetas?
¿De qué están hechos los exoplanetas?

Diferentes teorías predicen diferentes capas exteriores: ¿tienen océanos profundos de agua líquida?. ¿Una atmósfera hinchada de hidrógeno y helio, o una atmósfera de vapor de agua?

Descubrir la composición de los mini-Neptunos calientes es importante para comprender la historia de formación de este tipo de planetas.

Los mini-Neptunos calientes ricos en agua probablemente se formaron en las regiones heladas de su sistema planetario antes de migrar hacia el interior. Por el contrario, las combinaciones de roca y gas nos indican que estos planetas permanecieron en el mismo lugar donde se formaron.

Las nuevas mediciones de Cheops ayudaron a determinar el radio de los cuatro exoplanetas, mientras que su masa se pudo determinar utilizando observaciones de telescopios terrestres. La combinación de la masa y el radio de un planeta da una estimación de su densidad total.

La densidad solo puede dar una primera estimación de la masa del núcleo de roca de hierro. Esta nueva información sobre la densidad es un crucial paso adelante en la comprensión de los mini-Neptunos, pero desafortunadamente no contiene suficiente información para ofrecer una conclusión sobre las capas externas.

Webb y Ariel estudiarán sus atmosferas

Los cuatro exoplanetas recientemente confirmados orbitan estrellas brillantes. Esto los convierte en candidatos perfectos para una visita de seguimiento del Telescopio Espacial James Webb o la futura misión Ariel de la ESA. Estas misiones espectroscópicas podrían descubrir qué contienen sus atmósferas y dar una respuesta definitiva a la composición de sus capas exteriores.

Se necesita una caracterización completa para comprender cómo se formaron estos cuerpos. Conocer la composición de estos planetas nos dirá cuál fue el mecanismo responsable de su formación en los primeros sistemas planetarios.

Esto, a su vez, nos ayudará a comprender mejor los orígenes y la evolución de nuestro propio Sistema Solar.

Cheops: Caracterizando exoplanetas

Fue lanzado el 18 de diciembre de 2019 desde Kourou, Guayana Francesa, con la lanzadera Soyuz-Fregat en órbita sincrónica con el Sol a 700 km sobre la Tierra.

Esta órbita permite que la parte trasera de la nave mire permanentemente al Sol, con un número mínimo de eclipses, lo que ofrece un entorno térmico estable y reduce al mínimo la luz parásita mientras el instrumento observa objetivos en la dirección opuesta al Sol.

La misión

Es la primera misión espacial dedicada a estudiar estrellas brillantes cercanas que se sabe que albergan exoplanetas, para realizar mediciones de alta precisión del tamaño del planeta cuando pasa justo por delante de su estrella anfitriona.

Misión Cheops de la ESA.
Misión Cheops de la ESA.

El principal objetivo científico de Cheops es estudiar la estructura de los exoplanetas, en el rango de tamaño de Supertierras a Neptunos, que orbitan estrellas brillantes con períodos de revolución inferiores a 50 días.

Utiliza el método de tránsito para determinar el tamaño exacto de los planetas con masa conocida, lo que permite determinar la densidad aparente. Esto permite una primera caracterización de la estructura del planeta, proporcionando información sobre la formación y evolución de los planetas en este rango de tamaño.

El Equipamiento

Cheops es una pequeña nave espacial con una masa de lanzamiento de aproximadamente 280 kg, incluido el propulsor.

Tiene un fotómetro de alta precisión con un telescopio de apertura efectiva de 300 mm y un solo detector CCD que cubre longitudes de onda de luz visible e infrarrojo cercano.

Fuente: Cheops explores mysterious warm mini-Neptunes

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