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Summary (Dec 05, 2001): Los astrónomos han hecho el primer descubrimiento directo y análisis químico de la atmósfera de un planeta que existe fuera de nuestro sistema solar.
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Traductor : Liberto Brun Compte
Publicado :2003-03-21
Temas :EXOPLANETAS,SONDAS,
Artículo original en inglés
Se Detecta Atmósfera por Vez Primera en un Planeta Extrasolar.
2001-12-05
Por Leslie Mullen
Los astrónomos han hecho el primer descubrimiento directo y análisis químico de la atmósfera de un planeta que existe fuera de nuestro sistema solar.
El planeta HD 209458b - orbita una estrella amarilla, del tipo del Sol que se encuentra a 150 años luz de distancia. La estrella HD 209458 está en la constelación de Pegaso, y puede verse con un telescopio de aficionado.-
A medida que el planeta cruza --o transita--, frente a su estrella madre, los rayos luminosos de la estrella atraviesan la atmósfera del planeta. Utilizando el telescopio espacial Hubble de la NASA, los astrónomos analizaron el espectro de esta luz y descubrieron la presencia de sodio en la atmósfera del planeta.
El investigador principal en el equipo del descubrimiento es David Charbonneau del Instituto de Tecnología de California y el Centro Smithsonian de Harvard para Astrofísica. Otros miembros del equipo son Timothy Brown del Centro Nacional para la Investigación Atmosférica, Robert Noyes del Centro Smithsonian de Harvard para Astrofísica, y Ronald Gilliland del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial. El equipo usó el espectrómetro del Hubble (el Espectrógrafo formador de Imágenes del Telescopio Espacial conocido por las siglas STIS) para analizar el espectro ligero. Sus resultados se publicarán en la Gaceta de Astrofísica.
"Éste es sencillamente un resultado notable", dice Alan Boss del Instituto Carnegie de Washington. "El primer descubrimiento de atmósfera en un planeta extrasolar significa que hemos entrado en una nueva fase en la era del descubrimiento de planetas y de su caracterización."
Hubble nunca fue diseñado para buscar planetas extrasolares. Pero el uso de esta técnica podría permitirles a los científicos usar el Hubble para medir las claves químicas de las atmósferas de otros planetas extrasolares, en tanto estos planetas puedan verse transitar por su estrella desde la Tierra.
"Yo amo esta observación porque es una sorpresa", dice Bruce Margon del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial. "No es una sorpresa que haya planetas alrededor de otros sistemas solares, pensé que encontraríamos eso durante mi vida y supongo que igual pensé que encontraríamos evidencia de atmósferas alrededor de planetas fuera de nuestro sistema solar pero nunca pensé que el Hubble podría ser el medio para hacerlo."
Hace dos años, los científicos descubrieron él transito planetario de la estrella HD 209458. A medida que el planeta pasa frente a la estrella, se bloquea algo de la luz estelar y podemos observar un oscurecimiento muy ligero de la estrella durante el tiempo que dura el tránsito.
El planeta HD 209458b es de tipo "Júpiter caliente" - un planeta que tiene el mismo tamaño y masa que Júpiter, pero mucho más cerca de su estrella y por consiguiente de una temperatura mucho mas cálida. Estos "Júpiter calientes" alcanzan temperaturas en los miles de grados centígrados.
De entre los aproximadamente 80 planetas extrasolares descubiertos a la fecha, unos 15 son del tipo "Júpiter caliente". Pero HD 209458b es único porque, a diferencia de otros "Júpiter calientes", la inclinación de la órbita de este planeta lo hace pasar por delante de su estrella en relación con nuestra línea visual desde la Tierra. Mientras los otros Júpiter calientes sin duda alguna pasan delante de sus estrellas de maneras similares, pero nosotros no podemos verlos desde el ángulo necesario para notar una disminución en la luminosidad de sus estrellas.
HD 209458b se estima que sea un 70 por ciento de la masa de Júpiter, o 220 veces más denso que la Tierra. Las observaciones del tránsito realizadas por el Hubble y los telescopios en tierra confirman que el planeta es principalmente gaseoso, en lugar de líquido o sólido. El planeta, por lo tanto, se parece a los gigantes gaseosos Júpiter y Saturno.
HD 209458b pasa por delante de su estrella cada 3.5 días. Esta órbita, extremadamente corta es debida a su proximidad a la estrella - meramente cuatro millones de millas de la superficie de la estrella. Como la órbita del planeta está tan cerca de su estrella, su atmósfera se calienta a 1,100 grados Celsius (2,000 grados Fahrenheit).
"Si usted visitara este planeta la primera cosa que pasaría es que las monedas sus bolsillos se fundirían", dice Brown. " No es un lugar para vivir".
Aunque la cercanía de este planeta a su Sol lo hace inhóspito para la vida, el período orbital tan rápido constituye un blanco ideal para realizar observaciones.
Los científicos observaron cuatro tránsitos separados de HD 209548b. Durante cada tránsito, un pequeño fragmento de la luz de la estrella en su camino hacia la Tierra pasó a través de la atmósfera del planeta. Cuando el color de la luz fue analizado por STIS, la "huella digital" reveladora del sodio fue descubierta.
Cuando la luz pasa a través de un gas, algunas de las longitudes de onda de la luz son absorbidas. Esta luz absorbida se muestra como líneas negras dentro del rango de colores del arco iris del espectro de luz visible. Los distintos elementos absorben luz a longitudes de onda diferentes. El sodio, por ejemplo, absorbe dos colores de luz en la parte amarillo verdosa del espectro. Así, observando qué partes del espectro no atraviesan el gas (es decir, que aparezca como las líneas negras), uno puede determinar la composición del gas.
En este estudio, había una complicación en que la estrella también tiene sodio en sus capas exteriores. Para superar esa complicación, los científicos buscaron cambios en la señal de sodio de la luz durante el tránsito planetario. Los científicos observaron que cuando el planeta pasó delante de la estrella, las líneas de sodio en el espectro se profundizaron.
"Es una observación muy difícil", dice Margon. "Este contraste tan sutil en la longitud de onda del sodio cuando el planeta bloquea a la estrella es sólo una parte en diez mil. Así que sólo es un suspiro de diferencia. Y aún así el Hubble ha sido capaz de descubrir esa diferencia."
El sodio no es realmente muy abundante en la atmósfera de Júpiter (sólo unas partes por millón) y los científicos no encuentran ninguna razón para creer que la atmósfera de HD 209458b sea diferente. La razón por la que los científicos buscaban sodio - como opuesto a cualquier otro elemento - es porque el sodio tiene una señal muy fuerte en el espectrofotómetro.
"Es el espectro equivalente de una mofeta", dice Brown. "Usted no necesita mucho en el aire para que usted lo note. Esa es realmente la razón para buscarlo."
"El planeta en conjunto está formado principalmente de hidrógeno y helio, y el sodio es simplemente un elemento", dice Charbonneau. "El sodio nos dice que hay realmente una atmósfera."
"Realmente medimos menos sodio del que esperamos", continúa Charbonneau. "Una razón para esto puede ser que el planeta tiene algunas nubes altas que absorben luz, y apenas vemos el sodio en la cima de la atmósfera. O podría ser que el sodio ha reaccionado y ha formado moléculas más complicadas y las ha soltado fuera de la atmósfera."
Los científicos piensan que pueden usar otra técnica para ayudar a resolver este enigma del sodio, así como estudiar otros aspectos de la atmósfera del planeta.
"A medida que el planeta circula alrededor de su estrella, sabemos que habrá veces en que el planeta estará totalmente iluminado; y parecerá una luna llena," dice Charbonneau. "Pasaría detrás del sol, y entonces reaparecería de nuevo como una luna llena. Midiendo esto podríamos aprender sobre el brillo, y por consiguiente la composición química de la atmósfera. Así, usando estas dos técnicas: la transmisión - cuando el planeta está delante - y la reflexión - cuando el planeta está detrás- "pienso que realmente podríamos empezar a fijar su atmósfera planetaria".
La idea de usar tránsitos para sondear atmósferas se remonta 300 años. Los astrónomos que observan al planeta Venus y su paso delante del Sol notaron una luz trémula rizada alrededor de Venus. Esta luz trémula era una indicación de la atmósfera de Venus. Pero nunca antes habían podido descubrir atmósfera en planetas fuera de nuestro sistema solar.
"Ésta es la primera medición jamás hecha de cualquier átomo de cualquier atmósfera de un planeta extrasolar," dice Margon. "Uno puede imaginarse que en sólo unos años estaremos haciendo los estudios comparativos de las atmósferas planetarias."
"Yo diría en resumen que lo que tenemos aquí son dos resultados", dice Charbonneau. "Hemos hecho el primer descubrimiento de una atmósfera de un planeta alrededor de otro sistema solar. Hemos medido el sodio en esa atmósfera, y hemos aprendido sobre las nubes y la química que se encuentran en esa atmósfera. El otro punto es que hemos demostrado que usando esta técnica con el Telescopio Espacial Hubble, podemos lograr la sensibilidad que necesitamos para estudiar atmósferas de esta manera. Durante los próximos meses y los próximos años, esperamos recoger rápidamente más datos con este sistema - y también en el futuro por el tránsito de nuevos sistemas planetarios que se descubran - buscaremos otros átomos y moléculas en esas atmósferas como metano, anhídrido carbónico, e incluso agua."
¿Qué viene después?
"Esto es sólo el principio de próximos eventos," dice Boss. "Ocurrirán toda una serie de adelantos en ciencia espacial durante los próximos diez años que serán precursores de resultados de los telescopios de la NASA que fueron diseñados específicamente para buscar planetas extrasolares."
Entretanto, el equipo del descubrimiento mirará de nuevo a HD 209458 con el Telescopio Espacial Hubble. Planean buscar entre más colores del espectro de la estrella para intentar determinar otros elementos en la atmósfera del planeta. El sistema solar también podría tener planetas adicionales que estuvieran más alejados de su Sol, con órbitas de unos años. Si estos planetas se encuentran, el equipo comparará las diferencias químicas entre las atmósferas de los planetas.
"Si nosotros fuéramos a encontrar sistemas de planetas múltiples alrededor de una estrella nosotros esperaríamos encontrarlos en el mismo plano orbital," dice Charbonneau. "Este sistema sólo ha sido estudiado unos pocos años. A medida que estudiemos más, probablemente descubriremos planetas adicionales. Sólo tendremos que esperar unos pocos años."
Astroseti.org
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