17 Jul El exoplaneta más brillante jamás encontrado

Los datos de la misión de exoplanetas Cheops de la ESA han llevado a la sorprendente revelación de que un exoplaneta ultra-caliente, que orbita su estrella anfitriona en menos de un día, está cubierto por nubes reflectantes de metal, lo que lo convierte en el exoplaneta más brillante jamás encontrado.

Aparte de la Luna, el objeto más brillante de nuestro cielo nocturno es el planeta Venus, cuya gruesa capa de nubes refleja alrededor del 75 % de la luz del Sol. En comparación, la Tierra solo refleja alrededor del 30% de la luz solar entrante.

Ahora, por primera vez, los astrónomos han encontrado un exoplaneta que puede igualar en brillo a Venus: el exoplaneta LTT9779 b.

Nuevas mediciones detalladas realizadas por la misión Cheops de la ESA revelan que este planeta refleja la friolera del 80% de la luz que le arroja su estrella anfitriona.

Las mediciones de alta precisión de Cheops se efectuaron en el marco del programa de seguimiento del descubrimiento y caracterización inicial del planeta en 2020.

En dicho descubrimiento participaron la misión TESS de la NASA e instrumentos terrestres como el instrumento HARPS de ESO en Chile.

El espejo más grande del Universo

El exoplaneta más brillante hasta la fecha, tiene aproximadamente el tamaño de Neptuno, lo que lo convierte en el “espejo” más grande del Universo que conocemos hoy.

La razón de su alta reflectividad es que está cubierto por nubes metálicas, que mayoritariamente están compuestas de silicatos, el mismo material del que están hechos la arena y el vidrio, mezclado con metales como el titanio.

“Imagínese un mundo en llamas, cerca de su estrella, con pesadas nubes de metales flotando en lo alto, lloviendo gotas de titanio”, dice James Jenkins, astrónomo de la Universidad Diego Portales y CATA (Santiago, Chile). James es coautor de un artículo científico que describe la nueva investigación, publicado hoy en la revista Astronomy & Astrophysics.

Un cielo lleno de nubes de metal

La fracción de luz que refleja un objeto se llama su ‘albedo‘. La mayoría de los planetas tienen un albedo bajo, ya sea porque tienen una atmósfera que absorbe mucha luz o porque su superficie es oscura o rugosa. Las excepciones tienden a ser mundos helados o planetas como Venus que tienen una capa de nubes reflectantes.

El alto albedo de LTT9779 b fue una sorpresa porque se estima que el lado del planeta que mira a su estrella está a temperaturas alrededor de los 2.000 °C.

Cualquier temperatura superior a 100 °C es demasiado alta para que se formen nubes de agua líquida, pero la temperatura de la atmósfera de este planeta debería ser incluso demasiado alta para que se formen nubes de metal o vidrio en estado líquido.

“Fue realmente un rompecabezas, hasta que nos dimos cuenta de que debíamos pensar en esta formación de nubes de la misma manera que la condensación que se forma en un baño después de una ducha caliente”, señala Vivien Parmentier, investigadora del Observatorio de la Costa Azul (Francia) y coautor de esta investigación.

Vivien explica: “Para empañar un baño, puede enfriar el aire hasta que el vapor de agua se condense, o puede dejar correr el agua caliente hasta que se formen nubes porque el aire está tan saturado de vapor que simplemente no puede contener más. De manera similar, LTT9779 b puede formar nubes metálicas a pesar de estar tan caliente, porque su atmósfera está sobresaturada con silicato y vapores metálicos”.

Un planeta en el «desierto caliente de Neptuno»

Que sea tan brillante no es lo único sorprendente de LTT9779 b: Su tamaño y temperatura lo convierten en el llamado ‘Neptuno ultra-caliente’, pero no se han encontrado otros planetas de este tamaño y masa en órbita tan cerca de su estrella.

Esto significa que el planeta LTT9779 b habita en el llamado «desierto caliente de Neptuno», una región cercana a una estrella (período < 2–4 días) donde no se encuentran exoplanetas del tamaño de Neptuno.

Esta zona recibe una fuerte irradiación de la estrella, por lo que los planetas no pueden retener sus atmósferas gaseosas, que se terminan evaporando, dejando atrás solo un núcleo rocoso.

LTT9779 b tiene un radio 4,7 veces mayor que el de la Tierra, y un año en este planeta solamente dura 19 horas.

Todos los planetas descubiertos anteriormente que orbitan su estrella en menos de un día son «Júpiteres calientes» (gigantes gaseosos con un radio al menos diez veces mayor que el de la Tierra) o planetas rocosos de menos de dos radios terrestres.

“Es un planeta que no debería existir”, dice Vivien. «ya que planetas como este no tienen suficiente masa para retener su atmósfera, que debería ser succionada por su estrella, dejando atrás solo la roca desnuda».

El primer autor, Sergio Hoyer del Laboratorio de Astrofísica de Marsella, comenta: “Creemos que estas nubes de metal ayudan al planeta a sobrevivir en el cálido desierto de Neptuno.

Las nubes reflejan la luz y evitan que el planeta se caliente demasiado y se evapore. Mientras tanto, la alta metalicidad hace que el planeta y su atmósfera sean pesados y más difíciles de volatilizar”.

Cheops: cobertura y precisión

Para determinar las propiedades de LTT9779 b, la misión Cheops de caracterización de exoplanetas de la ESA observó cuándo el planeta se movía detrás de su estrella anfitriona.

Debido a que el planeta refleja la luz, la estrella y el planeta combinados envían más luz hacia el telescopio espacial justo antes de que el planeta se pierda de vista que justo después. La diferencia en la luz visible recibida justo antes y después de que el planeta se oculte te dice cuánta luz refleja el planeta.

Este proyecto se basó en la precisión de Cheops y la cobertura 24/7. “La medición precisa del diminuto cambio en la señal de la estrella que eclipsa al planeta solo fue posible con Keops”, dice Sergio.

El científico del proyecto Cheops de la ESA, Maximilian Günther, añade: “Cheops es la primera misión espacial dedicada al seguimiento y caracterización de exoplanetas ya conocidos.

A diferencia de las grandes misiones de exploración centradas en descubrir nuevos sistemas de exoplanetas, Cheops tiene suficiente flexibilidad para centrarse rápidamente en objetivos interesantes y puede alcanzar una cobertura y precisión que a menudo no podemos obtener de otra manera”.

Al observar el mismo exoplaneta con diferentes instrumentos, obtenemos una imagen completa. “LTT9779 b es un objetivo ideal para el seguimiento con las capacidades excepcionales de los telescopios espaciales Hubble y James Webb”, señala Emily Rickman, científica de operaciones científicas de la ESA.

«Nos permitirán explorar este exoplaneta con un rango de longitud de onda más amplio que incluye luz infrarroja y ultravioleta para comprender mejor la composición de su atmósfera».

Trío de misiones exoplanetarias

El futuro de la investigación de exoplanetas es brillante, ya que Cheops es la primera de un trío de misiones dedicadas a exoplanetas:

• Se le unirá Plato en 2026, que se centrará en planetas similares a la Tierra que orbitan a una distancia de su estrella anfitriona compatible con su posible habitabilidad.
• Ariel se unirá a la flota en 2029, y se especializará en estudiar las atmósferas de los exoplanetas.

Cheops: Caracterizando exoplanetas

Cheops (CHaracterising ExOPlanet Satellite) es el satélite de caracterización de exoplanetas de la ESA.

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.

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: ESA – Cheops shows scorching exoplanet acts like a mirror