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Extraño ambiente alienígena en el "planeta de diamante"

Los astrónomos han detectado temperaturas tremendamente cambiantes en una súper Tierra —la primera vez que se ha observado variabilidad atmosférica en un planeta rocoso fuera del Sistema Solar— y creo que podría ser debido a la enorme cantidad de actividad volcánica. Esto se agrega al misterio del que había sido apodado el ‘planeta de diamante’

«Esta es la primera vez que hemos visto cambios tan drásticos en la luz emitida por un exoplaneta, que destaca sobre todo por ser una súper Tierra», dijo el doctor Nikku Madhusudhan del Instituto de Astronomía de Cambridge, co-autor del nuevo estudio. «Jamás se había detectado ninguna firma de emisiones térmicas o actividad superficial en cualquier otra súper Tierra hasta la fecha.»

Por primera vez, los investigadores dirigidos por la Universidad de Cambridge, han detectado variabilidad atmosférica en un planeta rocoso fuera del Sistema Solar, y se observó un cambio en la temperatura de casi tres veces en un período de dos años. Aunque los investigadores se apresuran a señalar que la causa de la variabilidad está todavía bajo investigación, creen que las lecturas podrían deberse a cantidades masivas de actividad volcánica en la superficie. La capacidad de observar las atmósferas de las «súper Tierras» rocosas y observar las condiciones en sus superficies marca un hito importante hacia la identificación de planetas habitables fuera del Sistema Solar.

Utilizando el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA, los investigadores observaron emisiones térmicas procedentes del planeta, llamada 55 Cancri e —que orbita una estrella similar al Sol ubicada a 40 años luz de distancia en la constelación de cáncer—, y por primera vez se han encontrado con rapidez las condiciones cambiantes, con temperaturas en el lado diurno caliente del planeta balanceándose entre 1000 y 2700 grados Celsius.

Aunque las interpretaciones de los nuevos datos todavía son preliminares, los investigadores creen que esta variabilidad en la temperatura podría ser debido a enormes columnas de gas y polvo que a veces cubren la superficie, que pueden estar parcialmente fundida. Las plumas pueden ser causadas por tasas de actividad volcánica excepcionalmente altas, más altas que lo que se ha observado en Io, una de las lunas de Júpiter y el cuerpo más geológicamente activo en el Sistema Solar.

«Hemos visto un cambio del 300 por ciento en la señal que viene de este planeta; es la primera vez que hemos visto un enorme nivel de variabilidad así en un exoplaneta», dijo el doctor Brice-Olivier Demory del Laboratorio Cavendish de la Universidad, autor principal del nuevo estudio. «Si bien no podemos estar completamente seguros, pensamos que una probable explicación de esta variabilidad es la actividad a gran escala de la superficie, posiblemente vulcanismo, que está arrojando grandes volúmenes de gas y polvo en la superficie, que a veces cubren la emisión térmica del planeta, por lo que no se ve desde la Tierra «.

55 Cancri e es una ‘súper Tierra’: un exoplaneta rocoso de alrededor de dos veces el tamaño y ocho veces la masa de la Tierra. Es uno de los cinco planetas que orbitan alrededor de una estrella similar al Sol en la constelación de Cáncer, y reside tan cerca de su estrella madre que un año dura apenas 18 horas. El planeta también está anclado por el efecto de marea, lo que significa que no gira como lo hace la Tierra: en cambio hay un lado que es permanente de ‘día’ y un lado ‘noche’ contínua. Debido a que es la Súper Tierra más cercana cuya atmósfera se puede estudiar, 55 Cancri e es uno de los mejores candidatos para observaciones detalladas de la superficie y las condiciones atmosféricas en exoplanetas rocosos.

La mayor parte de las primeras investigaciones sobre exoplanetas se ha realizado en gigantes gaseosos similares a Júpiter y Saturno, ya que su enorme tamaño hace que sean más fáciles de encontrar. En los últimos años, los astrónomos pudieron cartografiar las condiciones en muchos de estos gigantes de gas, pero es mucho más difícil hacerlo en las súper Tierras: exoplanetas con masas de entre uno y diez veces la masa de la Tierra.

Las observaciones anteriores de 55 Cancri e apuntaban a una gran cantidad de carbono, lo que indicaba que el planeta estaba compuesto de diamante. Sin embargo, estos nuevos resultados han puesto en duda considerablemente esas observaciones anteriores, y han abierto nuevos interrogantes. Se creía que este planeta a 40 años luz de nuestro Sistema Solar era el primer planeta descubierto formado en gran parte de diamante.

«Cuando identificamos este planeta, las mediciones apoyaron un modelo rico en carbono», dijo Madhusudhan, quien junto con Demory es miembro del Centro de Investigación de Exoplanetas de Cambridge. «Pero ahora hemos encontrando que esas medidas cambian en el tiempo. El planeta aún podría ser rico en carbono, pero ahora no estamos tan seguros. Los estudios anteriores de este planeta, incluso, han sugerido que podría ser un mundo de agua. La presente variabilidad es algo que nunca hemos visto en ningún otro lugar, así que no hay una explicación convencional firme. Pero eso es lo divertido de la ciencia: las pistas pueden venir de lugares inesperados. Las presentes observaciones abren un nuevo capítulo en nuestra capacidad para estudiar las condiciones en exoplanetas rocosos utilizando grandes telescopios actuales y futuros».

 

 

El estudio también fue co-escrito por el profesor Didier Queloz del Laboratorio Cavendish, y el Dr. Michaël Gillon de la Universidad de Lieja.

Fuente: The Daily Galaxy. Aportado por Eduardo J. Carletti

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El enigma del Supersaturno

Los científicos acaban de descubrir un planeta gigante rodeado por una treintena de anillos de materia estelar, doscientas veces más grandes y mucho más pesados que los de Saturno. Un enigma que dará mucho que hablar

Su nombre astronómico es J1407b. Las dimensiones de los anillos situados alrededor de este planeta gigante o enana marrón son tan colosales que, en conjunto, son capaces de eclipsar a una estrella vecina, similar a nuestro Sol. Además este sistema anillado es el primero en su tipo que ha sido descubierto fuera de nuestro sistema.

Por eso, y porque estos anillos son muchos más grandes y más pesados que los de Saturno, esta estructura, descubierta a cientos de millones de años-luz de la Tierra, intriga a sus descubridores, un equipo de astrónomos del Observatorio Leiden en los Países Bajos y de la Universidad de Rochester en EEUU.

Visto por primera vez en 2012 por los astrónomos de Rochester, un nuevo análisis de los datos sobre esta estructura, dirigido por el investigador Matthew Kenworthy, de Leiden, muestra que este sistema se compone de más de 30 anillos, con una dimensión de decenas de millones de kilómetros de diámetro cada uno de ellos.

Además, a partir del análisis de la luz producida cuando los anillos del exoplaneta J1407b eclipsaron a la estrella J1407, los investigadores encontraron algunos huecos en esos anillos, que parece indicar que en esas brechas podrían haberse formado satélites o “exolunas”.

«Los detalles que observamos en la curva de luz son increíbles. El eclipse de 2012 duró varias semanas, pero vimos cómo se producían rápidos cambios en escalas de tiempo de decenas de minutos, como resultado de finas estructuras localizadas en los anillos» , explica Kenworthy, profesor asistente de Ciencias en Leiden.

«La estrella está demasiado lejos para observar directamente los anillos, pero podríamos hacer un modelo informático detallado basado en las variaciones rápidas del brillo en la luz de la estrella, que ocurren cuando su luz atraviesa ese sistema anillado», añade.

Según Kenworthy, «si pudiéramos reemplazar los anillos de Saturno con los anillos situados alrededor de J1407b, serían fácilmente visibles en la noche terrestre y serían muchísimo más grandes que nuestra luna llena».

«El J1407b es mucho más voluminoso que Júpiter o Saturno y su sistema de anillos es, aproximadamente, doscientas veces más grande que lo que son hoy los anillos de Saturno. Esto nos lleva a pensar en este planeta como una especie de Supersaturno», señala Eric Mamajek, coautor del estudio y profesor de Física y Astronomía en la Universidad de Rochester.

Las revelaciones de un eclipse lejano

La curva de luz, estudiada durante el pasado eclipse, indica a los astrónomos que el diámetro del sistema de anillos es de casi 120 millones kilómetros, según datos de la universidad de Rochester.

Los investigadores de esta institución y los de Leiden indican que la masa de J1407b ha sido difícil de establecer, pero es probable que sea “aproximadamente el equivalente a entre 10 a 40 masas de Júpiter, mientras que el sistema de anillos probablemente contiene más o menos una masa de partículas de polvo oscureciendo la luz, equivalente al valor de la masa de un planeta como la Tierra”.

“Hemos constatado que los anillos del exoplaneta bloquean hasta el 95 por ciento de la luz de esta joven estrella similar al Sol durante días, por lo que hay una gran cantidad de material que luego podría formar satélites”, según Mamajek.

Según los autores de este descubrimiento, «la masa de uno de estos satélites podría estar entre las de la Tierra y la de Marte».

«La comunidad de la ciencia planetaria ha teorizado durante décadas que los planetas como Júpiter y Saturno habrían tenido, en una etapa temprana, discos alrededor de ellos, que luego dieron lugar a la formación de los satélites», explica Mamajek.

«Sin embargo, hasta que descubrimos este objeto nadie había visto un sistema de anillos de este tipo, por lo que esta es la primera instantánea de la formación de satélites en escalas de millones de kilómetros alrededor de un objeto subestelar», añade el científico.

La génesis sucesiva de los anillos

«Hasta ahora no se habían descubierto planetas con sistemas de anillos similares a J1407b, o al menos todavía no se ha publicado su descubrimiento», explican a Efe los investigadores Eric Mamajek y Matt Kenworthy.

Respecto de si existe alguna hipótesis sobre cómo se forman estos sistemas de anillos, Mamajek y Kenworthy, señalan: «creemos que el colapso de las nubes de gas forman una estrella rodeada por un disco de gas y polvo».

«Los planetas se forman en este disco y, como el material se mueve desde el disco de la estrella y cae hacia el planeta en formación, entonces este material forma otro disco aún más pequeño, alrededor de ese nuevo planeta», explican.

Según Mamajek y Kenworthy, «es entonces cuando se forman lunas en el disco del planeta, las cuales luego ‘tallan’ huecos en los anillos y, gracias a la fuerza de gravedad de esos satélites, aparecen otras estructuras anilladas alrededor de esas lunas en formación».

Para hacerse una idea del tamaño estos investigadores indican que “si los anillos alrededor de Saturno tuvieran aproximadamente el tamaño de una sortija de bodas, los que rodean a J1407b tendrían aproximadamente el tamaño de una piscina del patio trasero de una casa”.

«En términos de masa, hablamos de diez veces mayor que la de Júpiter, por lo que J1407b podría tener, probablemente y con las pertinentes reservas, una masa alrededor de 30 veces mayor que Saturno», añaden.

«Dado que este objeto estelar es joven, es previsible que llegue a ser un poco más grande que el promedio los planetas mayores, con lo que, probablemente, llegaría a convertirse en un planeta un 60 por ciento más grande que Saturno, y un 35 por ciento mayor que Júpiter», explican Eric Mamajek y Matt Kenworthy a Efe.

A 3,26 años-luz de la Tierra

El exoplaneta y su sistema de anillos fue descubierto en 2012 por un equipo dirigido por Eric Mamajek, profesor asociado de Física y Astronomía, de Rochester y, según ‘The Extrasolar Planets Encyclopaedia’, este objeto subestelar o enana marrón, denominado Planet 1SWASP J1407 b, se encuentra a una distancia de 133,0 (± 12,0) parsec (pc).

«El parsec (abreviado pc) es una unidad utilizada en astrofísica que viene a ser 3,26 años-luz, o unas 200.000 veces la distancia de la Tierra-Sol. La distancia entre nuestro planeta y el astro solar es de 150 millones de kilómetros», explica a Efe, el investigador Héctor Socas-Navarro, del Instituto de Astrofísica de Canarias, IAC (www.iac.es) .

Según Socas-Navarro, el nombre parsec viene de «parallax-second» y «esta unidad tan aparentemente arbitraria se define como la distancia a la que tendríamos que situarnos para que la distancia Tierra-Sol se viera en el cielo como una distancia angular de un segundo de arco».

«Por su parte, el símbolo de +- que viene detrás (133,0 +- 12,0), indica la incertidumbre de la medición, o sea, que la distancia de J1407b a la Tierra, puede ser entre 121 y 145 pc», señala a Efe este investigador del IAC, experto en física solar.

 

 

A su vez, la doctora Nayra Rodríguez Eugenio, de la Unidad de Comunicación y Cultura Científica del IAC, precisa que “la distancia que podemos medir, esos 133 parsecs, es la distancia entre nosotros y la estrella 1SWASP J1407, que es la que vemos”.

Según esta experta, «el exoplaneta que la orbita, J1407 b, no podemos observarlo directamente, al menos por ahora, con la instrumentación que tenemos, pero gracias a un método de observación astronómica denominado ‘de tránsito’, hemos podido determinar que está girando alrededor de su estrella a una distancia máxima de 3,9 (± 1.7) UA o unidades astronómicas, que es la distancia media Tierra-Sol».

Fuente: EFE. Aportado por Eduardo J. Carletti

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Algunos planetas potencialmente habitables nacieron siendo mundos gaseosos como Neptuno

Utilizando modelos informáticos, los co-autores encontraron que las fuerzas de marea y de escape atmosférico a veces pueden dar forma a los planetas que comienzan como mini-Neptunos y convertirlos en mundos potencialmente habitables, libres de su envoltura gaseosa, con un núcleo rocoso y agua en la superficie

Se conocen dos fenómenos capaces de inhibir la habitabilidad potencial de planetas: las fuerza de marea y una vigorosa actividad estelar, que podrían ser en cambio positivos para las posibilidades de vida en ciertos planetas en órbita alrededor de estrellas de masa baja, según han descubierto astrónomos de la Universidad de Washington.

Rodrigo Luger y Rory Barnes, de la Universidad de Washington, afirman que las dos fuerzas podrían combinarse para transformar minineptunos inhabitables —grandes planetas en órbitas alejadas de su estrella con núcleos sólidos y gruesas atmósferas de hidrógeno— en planetas más cercanos, libres de gas y potencialmente habitables.

Los minineptunos típicamente se forman lejos de su estrella progenitora, con moléculas de hielo que se únen con hidrógeno y helio gaseosos en grandes cantidades para formar núcleos helados rocosos rodeados por atmósferas gaseosas masivas.

La intensa radiación de la estrella progenitora puede provocar que los planetas conocidos como minineptunos situados en la zona habitable se desprendan de sus envolturas gaseosas y se conviertan en mundos potencialmente habitables. Crédito: Rodrigo Luger / NASA images

«Inicialmente son mundos muy fríos e inhóspitos», comentó Luger. «Pero los planetas no tienen por qué permanecer siempre en el mismo sitio. Junto con otros procesos, las fuerzas de marea pueden inducir a la migración de planetas hacia el interior». Este proceso puede llevar a los minineptunos hacia la zona habitable de su estrella, donde están expuestos a niveles mucho más altos de rayos X y radiación ultravioleta.

Esto a su vez puede conducir a la rápida pérdida de gases atmosféricos al espacio, quedando a veces un mundo sin hidrógeno, rocoso, precisamente en la zona habitable. «Planetas así es probable que tengan mucha agua en la superficie, dado que su núcleo es rico en hielo de agua», afirmó Luger. «Una vez en la zona habitable, este hielo puede fundirse y formar océanos», quizás conduciendo a la aparición de la vida.

Las Súper-Tierras son planetas mayores en masa que el nuestro pero más pequeños que los gigantes de gas como Neptuno y Urano. La zona habitable es la franja de espacio alrededor de una estrella que podría permitir la existencia de agua líquida en la superficie de un planeta rocoso que la orbita, tal vez dando una oportunidad a la vida.

«Hay muchos procesos que son insignificantes en la Tierra, pero pueden afectar la habitabilidad de los planetas de las enanas M«, dijo Luger. «Dos de las más importantes son los fuertes efectos de las mareas y la actividad estelar vigorosa.»

La fuerza de marea es el tirón gravitacional de una estrella sobre un planeta en órbita, y es más fuerte en el lado cercano del planeta, el que enfrenta a la estrella madre, que en el otro extremo, ya que la gravedad se debilita con la distancia. Esta fuerza puede estirar un mundo en una forma elipsoidal o en forma de huevo, y también es posible que lo haga migrar más cerca de su estrella.

«Esta es la razón por la que tenemos mareas oceánicas de la Tierra, ya que las fuerzas de marea, tanto de la Luna y el Sol pueden «tirar» de los océanos, creando un bulto que experimentamos como una marea alta», dijo Luger. «Por suerte, en la Tierra es realmente sólo el agua de los océanos la que se distorsiona, y sólo por un par de metros. Pero los planetas cercanos a sus soles, como los de las zonas habitables de las enanas M, experimentan fuerzas de marea mucho más fuertes.»

Este estiramiento causa fricción en el interior de un planeta, que emite enormes cantidades de energía. Esto puede conducir a un vulcanismo en la superficie y en algunos casos, incluso, calentar el planeta a un estado de efecto invernadero desbocado, haciendo hervir sus océanos, y eliminando toda posibilidad de habitabilidad.

La actividad estelar vigorosa también puede destruir cualquier posibilidad de vida en los planetas que orbitan alrededor de estrellas de baja masa. Las enanas M son muy brillantes cuando son jóvenes y emiten una gran cantidad de rayos X de alta energía y radiación ultravioleta, que pueden calentar la atmósfera superior de un planeta, generando fuertes vientos que pueden erosionar la atmósfera por completo. En un artículo reciente, Luger y Barnes mostraron que toda el agua de la superficie de un planeta puede perderse debido a esta actividad estelar durante los primeros cientos de millones de años después de su formación.

«Pero las cosas no son necesariamente tan sombrías como suenan», dijo Luger. Utilizando modelos informáticos, los co-autores encontraron que las fuerzas de marea y de escape atmosférico a veces pueden dar forma a los planetas que comienzan como mini-Neptunos y convertirlos en mundos potencialmente habitables, libres de su envoltura gaseosa.

¿Cómo se produce esta transformación?

Típicamente, los mini-Neptunos se forman lejos de su estrella anfitriona, con moléculas de hielo unidas con los gases hidrógeno y helio en gran cantidad para formar helados núcleos rocosas rodeados de ambientes gaseosos masivos.

«Ellos al principio son mundos congelados, inhóspitos y fríos», dijo Luger. «Pero los planetas no tienen que permanecer siempre en su lugar. Junto a otros procesos, las fuerzas de marea pueden inducir la migración del planeta hacia el interior. «Este proceso puede llevar a los mini-Neptunos a la zona habitable de su estrella anfitriona, donde están expuestos a niveles mucho más altos de rayos X y la radiación ultravioleta.

Esto a su vez puede conducir a una rápida pérdida de los gases de la atmósfera al espacio, a veces dejando un mundo rocoso libre de hidrógeno exactamente en la zona habitable. Los co-autores llaman a estos planetas «núcleos evaporados habitables.»

«Es probable que este planeta tenga agua superficial abundante, ya que su núcleo es rico en hielo de agua», dijo Luger. «Una vez en la zona habitable, este hielo puede derretirse y formar océanos», y tal vez conducir a la vida.

Barnes y Luger señalan que tendrían que darse muchas otras condiciones en tales planetas para ser habitable. Una de ellas es el desarrollo de un ambiente adecuado para la creación y el reciclaje de nutrientes a nivel mundial.

El otro es, simplemente, el tiempo. Si la pérdida del hidrógeno y el helio es demasiado lenta mientras se está formando un planeta, prevalecería una envoltura gaseosa y no se puede formar un mundo rocoso terrestre. Si el mundo pierde hidrógeno demasiado rápido, podría dar lugar a un estado de efecto invernadero desbocado, y toda el agua se perdería en el espacio.

«La conclusión es que este proceso —la transformación de un mini-Neptuno en un mundo parecido a la Tierra— podría ser una vía para la formación de mundos habitables alrededor de estrellas enanas M», dijo Luger.

¿Van a ser verdaderamente habitable? Esto sigue siendo parte de algo a aprender en una investigación futura, dijo Luger.

«De cualquier manera, es probable que anden por ahí estos núcleos evaporado en las zonas habitables de estas estrellas, y muchos pueden ser descubiertos en los próximos años.»

 

 

Luger es el autor principal del artículo, los coautores son Barnes y Victoria Meadows de la UW. Otros co-autores son E. López y Jonathan Fortney, de la Universidad de California, Santa Cruz, y Brian Jackson de la Universidad Estatal de Boise.

La investigación se realizó a través del Laboratorio Planetario Virtual, un grupo de investigación interdisciplinario basado en la Universidad de Washington, y se financia a través del Instituto de Astrobiología de la NASA en virtud de Acuerdo de Cooperación número NNA13AA93A.

Fuente: UW Today – University of Washington. Aportado por Eduardo J. Carletti

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