La ilustración de este artista representa al exoplaneta LHS 3844b, que tiene 1.3 veces la masa de la Tierra y orbita una estrella enana M. La superficie del planeta puede estar cubierta principalmente de roca de lava oscura, sin atmósfera aparente, según las observaciones del telescopio espacial Spitzer de la NASA.
Crédito: NASA / JPL-Caltech / R. Hurt (IPAC).
Con una órbita de 11 horas alrededor de su estrella madre, el planeta caliente probablemente no tiene atmósfera y puede estar cubierto de roca de lava oscura, según los datos de la cámara IRAC del telescopio Spitzer de la NASA.
Un nuevo estudio que utiliza datos de la cámara IRAC en el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA proporciona una visión especial de las condiciones en la superficie de un planeta rocoso alrededor de otra estrella. El exoplaneta tiene muy poca o ninguna atmósfera, según los datos, y podría cubrirse con el mismo material volcánico enfriado que comprende las regiones lunares oscuras conocidas como mares. Por lo tanto, el exoplaneta podría ser similar a Mercurio o a la Luna.
Este descubrimiento de un exoplaneta, publicado el 19 de Agosto de 2019 en la revista Nature, es solo el último de una serie de casi 700 publicaciones arbitradas de exoplanetas que se basan en IRAC desde 2009 cuando comenzó la misión cálida de Spitzer e IRAC se convirtió en su único instrumento operativo. El Investigador Principal (PI) del equipo de la cámara IRAC estáse encuentra en el CfA y está dirigido por Giovanni Fazio.
El planeta, LHS 3844b, fue descubierto en 2018 por la misión “Satélite de Sondeo de Exoplanetas en Tránsito (Transiting Exoplanet Satellite Survey, TESS) de la NASA, se encuentra a 48,6 años luz de la Tierra y tiene un radio de 1,3 veces el de la Tierra. Orbita alrededor de un tipo de estrella pequeña y fría llamada enana M, especialmente notable porque, como uno de los tipos de estrellas más comunes y longevos en la galaxia de la Vía Láctea, las enanas M pueden albergar un alto porcentaje del número total de planetas en la galaxia. TESS encontró el planeta a través del método de tránsito que detecta cuándo la luz observada de una estrella madre se atenúa cuando su exoplaneta en órbita cruza la línea de visión entre la estrella y la Tierra. El Director de Ciencia de TESS es el Astrónomo del CfA Dave Latham, y los astrónomos del CfA son miembros clave del núcleo de la Oficina de Ciencia de TESS y otros equipos de TESS.
Durante las observaciones de seguimiento, IRAC pudo detectar la luz de la superficie de LHS 3844b. El planeta hace una revolución completa alrededor de su estrella madre en solo 11 horas. Con una órbita tan apretada, es muy probable que LHS 3844b esté “bloqueado por la marea” con una cara del planeta permanentemente orientada hacia la estrella. La cara que mira a la estrella, o el lado del día, está aproximadamente 1,410 grados Fahrenheit (770 grados Celsius). Al estar relativamente caliente, el planeta irradia grandes cantidades de luz infrarroja que IRAC, una cámara infrarroja, es capaz de medir. Esta observación marca la primera vez que los datos de IRAC han podido proporcionar información sobre la atmósfera de un mundo de tamaño terrestre alrededor de una enana M.
Detección de luz del Exoplaneta LHS 3844b.
Créditos: NASA / JPL-Caltech / L. Kreidberg (CfA | Harvard – Smithsonian).
La búsqueda de vida
Al medir la diferencia de temperatura entre los lados frío y caliente del planeta, el equipo concluyó que hay una cantidad insignificante de calor que se transfiere entre los dos. Si hubiera una atmósfera presente, el aire caliente en el lado del día se expandiría naturalmente, generando vientos que transferirían calor alrededor del planeta. En un mundo rocoso con poca o ninguna atmósfera, como la Luna, no hay aire presente para transferir calor.
“El contraste de temperatura en este planeta es casi tan grande como podría ser”, dijo la investigadora del CfA, Laura Kreidberg, autora principal del nuevo estudio. “Eso combina muy bien con nuestro modelo de roca desnuda sin atmósfera”.
Comprender los factores que podrían preservar o destruir atmósferas planetarias es parte de cómo los científicos planean buscar entornos habitables más allá de nuestro Sistema Solar. La atmósfera de la Tierra es la razón por la cual el agua líquida puede existir en la superficie, permitiendo que la vida prospere. Por otro lado, la presión atmosférica de Marte es ahora menos del 1% de la de la Tierra, y los océanos y ríos que alguna vez salpicaron la superficie del planeta rojo han desaparecido.
“Tenemos muchas teorías sobre cómo les va a las atmósferas planetarias alrededor de los enanos M, pero no hemos podido estudiarlas empíricamente”, dijo Kreidberg. “Ahora, con LHS 3844b, tenemos un planeta terrestre fuera de nuestro Sistema Solar donde, por primera vez, podemos determinar observacionalmente que una atmósfera no está presente”.
En comparación con las estrellas similares al Sol, las enanas M emiten niveles relativamente altos de luz ultravioleta, que es perjudicial para la vida y puede erosionar la atmósfera de un planeta. Son particularmente violentas en su juventud, eructan una gran cantidad de fulguraciones, estallidos de radiación y partículas que pueden eliminar las atmósferas planetarias incipientes.
Las observaciones de la cámara IRAC descartan una atmósfera con más de 10 veces la presión de la Tierra. Se ha descartado casi por completo una atmósfera entre 1 y 10 bares en LHS 3844b, aunque los autores señalan una pequeña posibilidad de que pueda existir, si las propiedades estelares y planetarias cumplieran con criterios muy específicos e improbables. (Medido en unidades llamadas bares, la presión atmosférica de la Tierra al nivel del mar es de aproximadamente 1 bar). También sostienen que con el planeta tan cerca de su estrella, una atmósfera delgada sería eliminada por la intensa radiación y los vientos de la estrella. “Todavía tengo la esperanza de que otros planetas alrededor de enanas M puedan mantener sus atmósferas”, dijo Kreidberg. “Los planetas terrestres en nuestro Sistema Solar son enormemente diversos, y espero que lo mismo sea cierto para los sistemas de exoplanetas”.
Una roca desnuda
Los autores del nuevo estudio fueron un paso más allá, utilizando el albedo de superficie de LHS 3844b (o su capacidad de reflexión) para tratar de inferir su composición. El estudio de Nature muestra que LHS 3844b es “bastante oscuro”, según el coautor Renyu Hu, un científico de exoplanetas en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California, que administra Spitzer. Él y sus coautores creen que el planeta está cubierto de basalto, una especie de roca volcánica. “Sabemos que los mares de la Luna están formados por el antiguo vulcanismo”, dijo Hu, “y postulamos que esto podría ser lo que sucedió en este planeta”.
IRAC / Spitzer y el Telescopio Espacial Hubble de la NASA han reunido información sobre las atmósferas de múltiples planetas gaseosos, pero LHS 3844b parece ser el planeta más pequeño para el que los científicos han utilizado la luz que proviene de su superficie para conocer su atmósfera (o la falta de ella) . IRAC utilizó previamente el método de tránsito para estudiar los siete mundos rocosos alrededor de la estrella TRAPPIST-1 (también una enana M) y conocer su posible composición general; por ejemplo, algunos de ellos probablemente contienen hielo de agua. La NASA planea terminar las operaciones de Spitzer / IRAC en febrero de 2020, como una medida de ahorro de costos.
Con sede en Cambridge, Massachusetts, el Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian (CfA) es una colaboración entre el Smithsonian Astrophysical Observatory y el Harvard College Observatory. Los científicos de CfA, organizados en seis divisiones de investigación, estudian el origen, la evolución y el destino final del universo. Este comunicado de prensa se basa enel comunicado Spitzer-JPL 2019-113.
Fuente: Harvard – Smithsonian Center for Astrophysics.
Artículo original: “A Rare Look at the Surface of a Rocky Exoplanet” . Aug. 19, 2019.
Material relacionado:
¿Por qué buscar sistemas exoplanetarios en estrellas enanas ultrafrías?
- Dwarf planetary systems will transform the hunt for alien life. Corey S Powell interviewed Amaury Triaud, Michaël Gillon. Aeon. May 2, 2017.
- Planetas orbitando a estrellas enanas ultrafrías. Carlos Costa. Asociación de Aficionados a la Astronomía de Uruguay. Mayo 3, 2016.
Las intensas fulguraciones de las enanas ultra frías amenazan a los exoplanetas que las orbitan:
Desafortunadamente, solo porque un planeta esté en la zona habitable no significa necesariamente que pueda sustentar la vida. Las enanas M producen mucha luz ultravioleta (UV) , especialmente en las longitudes de onda UV más cortas (UV extremo o EUV). La luz UV no solo le produce una «quemadura de Sol», sino que también puede causar estragos en la vida, desde la destrucción de las células hasta el despojo de un planeta de su agua y atmósfera. La mayoría de los estudios coinciden en que la radiación UV es perjudicial para la vida y existe una alta probabilidad de que los planetas entorno a enanas M no puedan soportar la vida como la conocemos.
- Superflares From Young Red Dwarf Stars Imperil Planets. astrobio.net . Oct. 19, 2018.
- Powerful flare from star Proxima Centauri detected with ALMA. astrobio.net. Feb. 26, 2018.
Un nuevo estudio amplía la zona de habitabilidad entorno a estrellas enanas ultrafrías.
Extendiendo la Zona de Habitabilidad de Estrellas Enanas Rojas. Carlos Costa. Asociación de Aficionados a la Astronomía de Uruguay. Feb. 26, 2018.
Un exoplaneta especial:
En relación a atmósferas exoplanetarias en sistemas exoplanetarios entorno a enanas rojas, el planeta de tamaño aproximadamente terrestre GJ 1132 b es el de menor masa con una atmósfera detectada, hasta el momento:
- Atmosphere Around an Earth-Like Planet. Susanna Kohler. AAS. December 21, 2017.
La otra cara de la radiación UV:
Estudios de laboratorio anteriores han descubierto que la luz UV es realmente necesaria para crear los componentes básicos necesarios para la vida, como el ARN , los aminoácidos y los azúcares. La creación de estos bloques de construcción también se conoce como fotoquímica prebiótica . ¿Podría la radiación UV de una enana M en realidad estar alimentando la vida en lugar de destruirla? El siguiente artículo lo analiza:
- La Radiación U (V) ilumina mi vida. Carlos Costa. Asociación de Aficionados a la Astronomía de Uruguay. Abril 20, 2019.
EL artículo anterior contiene además una selección de recursos sobre la abundancia de estrellasde tipo espectral M en nuestra galaxia y más allá, sobre la abundancia de planetas rocosos entorno a ellas y la presencia de agua en ellos, el estudio de sus atmósferas, etc.
- Let’s Not Make Assumptions: UV Radiation Won’t Stop Exoplanets from Becoming Habitable. Yesenia Ruano. astrobites. Aug. 20, 2019.
Un sistema exoplanetario especial entorno a una estrella enana roja:
El sistema planetario de TRAPPIST-1 está emergiendo gradualmente. Carlos Costa. Asociación de Aficionados a la Astronomía de Uruguay. Feb. 18, 2018.
- Surprising link: Tilting of exoplanets and their orbits astrobio.net. March 5, 2019.
Curiosidades:
Enfocando mejor la búsqueda de vida.
¿Estamos solos en el Universo? Esta pregunta todavía desconcierta a los astrónomos (junto con el resto de la humanidad) hoy, a pesar del descubrimiento confirmado de miles de exoplanetas. Claro, puede haber una gran cantidad de otros guijarros espaciales por ahí, pero ¿alguno de ellos realmente alberga vida? Y si lo hacen, ¿podría alguna vez compararse con la variedad de especies que vemos en la Tierra, desde seres humanos hasta tardígrados ?
Desafortunadamente, todavía no tenemos las respuestas a estas preguntas, pero los autores del siguiente trabajo dan un paso en la dirección correcta. Al crear un modelo para medir la biodiversidad potencial, exploran qué estrellas tienen más probabilidades de albergar planetas capaces de soportar vida compleja. Estos hallazgos pueden ayudar a futuros estudios de habitabilidad de exoplanetas a apuntar en la dirección correcta.
- Biodiversity or Bust. Lauren Sgro. astrobites. February 5, 2018.
