Concepto artístico del exoplaneta gigante gaseoso caliente WASP-43 b. Un planeta del tamaño de Júpiter ubicado aproximadamente a 280 años luz de distancia de la Tierra.

Webb analiza el clima del exoplaneta WASP-43 b

Un equipo internacional de investigadores ha utilizado con éxito el Telescopio Espacial James Webb de la NASA para analizar el clima en WASP-43 b, un exoplaneta del tipo «Júpiter caliente» ubicado a unos 280 años luz de distancia de la Tierra.

Mediciones precisas de brillo en un amplio espectro de luz infrarroja media, combinadas con modelos climáticos en 3D y observaciones previas de otros telescopios, indican la presencia de nubes altas y gruesas cubriendo el lado nocturno.

Mientras tanto, en el lado diurno hay cielos despejados y vientos ecuatoriales desplazándose a unos 8 mil km/h, mezclando los gases atmosféricos alrededor del planeta.

Esta es solo la última demostración de que la investigación de exoplanetas es posible gracias al Webb. Con la extraordinaria capacidad del Webb se pueden medir variaciones de temperatura y detectar gases atmosféricos a cientos de años luz de distancia.

Acoplamiento de mareas

WASP-43 b es un exoplaneta del tipo «Júpiter caliente»: similar en tamaño a Júpiter y compuesto principalmente de hidrógeno y helio. Es también mucho más caliente que cualquiera de los planetas gigantes de nuestro propio sistema solar.

Aunque su estrella es más pequeña y más fría que el Sol, WASP-43 b orbita a una distancia de solo 2 millones de kilómetros aproximadamente. Esto es menos de 1/25 de la distancia entre Mercurio y el Sol.

Acoplamiento de marea síncrono de la Luna.
A la izquierda, acoplamiento de marea síncrono de la Luna. A la derecha se muestra un hipotético sistema Tierra-Luna no acoplado.

Con una órbita tan estrecha, el planeta está acoplado por mareas, con un lado siempre iluminado y el otro en oscuridad permanente. Aunque el lado nocturno no recibe radiación directa de la estrella, fuertes vientos de componente este transportan calor allí desde el lado diurno.

Análisis de temperaturas

Aunque WASP-43 b es demasiado pequeño, débil y cercano a su estrella para verse directamente al telescopio, su corto período orbital de solo 19,5 horas lo hace ideal para su estudio con espectroscopia de curvas de fase.

Los datos del Instrumento de Infrarrojo Medio del Webb muestran el cambio de brillo del sistema estrella-planeta WASP-43. El sistema parece más brillante cuando vemos el lado diurno caliente del planeta y se vuelve más tenue a medida que aparece el lado nocturno.
Los datos del Instrumento de Infrarrojo Medio del Webb muestran el cambio de brillo del sistema estrella-planeta WASP-43. El sistema parece más brillante cuando vemos el lado diurno caliente del planeta y se vuelve más tenue a medida que aparece el lado nocturno.

Esta es una técnica que consiste en medir pequeños cambios en el brillo del sistema estrella-planeta mientras el planeta orbita su estrella anfitriona.

Dado que la cantidad de luz infrarroja media emitida por un objeto depende en gran medida de lo caliente que esté, los datos de brillo capturados por Webb se pueden utilizar para calcular la temperatura del planeta.

El equipo utilizó el MIRI (Instrumento de Infrarrojo Medio) del Webb para medir la luz del sistema WASP-43 cada 10 segundos durante más de 24 horas.

Las mediciones muestran que el lado diurno tiene una temperatura promedio de casi 1.250 °C, lo suficientemente caliente como para forjar hierro. Mientras tanto, el lado nocturno, con una temperatura de 600 °C, es significativamente más frío.

Mapas de temperaturas de WASP-43 b mientras orbita su estrella. El cálculo de temperaturas se basó en más de 8.000 mediciones de brillo realizadas por el MIRI (Instrumento de Infrarrojo Medio) del Webb.
Mapas de temperaturas de WASP-43 b mientras orbita su estrella. El cálculo de temperaturas se basó en más de 8.000 mediciones de brillo realizadas por el MIRI (Instrumento de Infrarrojo Medio) del Webb.

El análisis muestra que es probable que el lado nocturno esté cubierto por una capa alta y gruesa de nubes que evitan que parte de la luz infrarroja escape al espacio. Como resultado, el lado nocturno, aunque muy caliente, se ve más tenue y frío de lo que sería si no hubiera nubes.

Falta de metano

El amplio espectro de luz infrarroja media capturado por Webb también hizo posible medir la cantidad de vapor de agua (H₂O) y metano (CH4) alrededor del planeta.

El espectro muestran claras evidencias de la presencia de vapor de agua, tanto en el lado nocturno como en el diurno, proporcionando información adicional sobre el grosor de las nubes y su altitud en la atmósfera de WASP-43 b.

Sorprendentemente, los datos también muestran una falta clara de metano en cualquier parte de la atmósfera de WASP-43 b.

Aunque el lado diurno es demasiado caliente para que exista metano (debería estar en forma de monóxido de carbono), el metano debería ser estable y detectable en el lado nocturno más frío.

El equipo cree que la falta de metano en el lado nocturno se debe a que el viento alcanza allí unos 8 mil km/h. No hay, por tanto, suficiente tiempo para que ocurran reacciones químicas que puedan producir cantidades detectables de metano en el lado nocturno.

Debido a esta mezcla impulsada por el viento, la química atmosférica es la misma en todo el planeta, lo que no era evidente a partir del trabajo anterior con Hubble y Spitzer.

Fuente: NASA’s Webb Maps Weather on Planet 280 Light-Years Away

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