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Encontrado un exoplaneta protegido por una magnetosfera

El censo de planetas extrasolares crece alcanzado un total de 5.496 exoplanetas confirmados, con otros 9.664 candidatos en espera de confirmación, según datos de la NASA actualizados en 14 de agosto de 2023. Tras el lanzamiento del Telescopio Espacial James Webb (JWST), ahora hace más de un año, los estudios que se están llevando a cabo van más allá del mero descubrimiento y es posible estudiar a fondo la composición de cada uno de ellos. En definitiva, el análisis permitirá a los investigadores concluir que planetas son o no habitables.

Una característica a la que estarán atentos en particular es la presencia de campos magnéticos planetarios (también conocidos como magnetosferas). En la Tierra, la atmósfera y toda la vida en la superficie están protegidas por un campo magnético, por lo que se consideran cruciales para la habitabilidad. Usando datos del Telescopio espacial Hubble, un equipo internacional de astrónomos reportó la detección de un campo magnético alrededor de un exoplaneta por primera vez. Sus hallazgos aparecieron en un artículo publicado recientemente por la revista Nature Astronomy .

Usando datos del Hubble , el equipo observó HAT-P-11b, un exoplaneta del tamaño de Neptuno que orbita una estrella tipo K (enana naranja) ubicada a 123 años luz de la Tierra. Esto es lo que se conoce como el Método de Tránsito (también conocido como Espectroscopía de Tránsito), donde las caídas periódicas en el brillo de una estrella indican que un planeta u otro cuerpo celeste está pasando frente a ella (o “en tránsito”). Además de ser el medio más popular y efectivo para la detección de exoplanetas, este método también puede revelar espectros de atmósferas de exoplanetas.


Ilustración de HAT-P-11 b es un exoplaneta similar a Neptuno que orbita una estrella tipo K.  Su masa es de 26,69772 Tierras, tarda 4,9 días en completar una órbita de su estrella y está a 0,05254 AU de su estrella.  Su descubrimiento fue anunciado en 2008. Crédito: NASA

Mientras observaba HAT-P-11 en el espectro ultravioleta, el equipo fue testigo de que el planeta hizo seis tránsitos. Hubble detectó iones de carbono (partículas cargadas) que rodean el planeta durante estos tránsitos. Según el artículo del equipo, la explicación más probable es la presencia de una magnetosfera que interactúa con los iones de carbono a medida que escapan de la atmósfera del planeta hacia el espacio.

Gilda Ballester, profesora adjunta de investigación en la Universidad de Arizona y coautora del artículo, también es investigadora principal de un programa del Hubble que observó HAT-P-11b. Como explicó en un reciente comunicado de prensa de LPL :

Esta es la primera vez que se detecta directamente indicios de un campo magnético de un planeta fuera de nuestro sistema solar. Un fuerte campo magnético en un planeta como la Tierra puede proteger su atmósfera y su superficie del bombardeo directo de las partículas energéticas que componen el viento solar. Estos procesos afectan fuertemente la evolución de la vida en un planeta como la Tierra porque el campo magnético protege a los organismos de estas partículas energéticas“.

Ilustración de las observaciones de Hubble de HAT-P-11b y la región extendida de partículas de carbono cargadas que lo rodean y forman una larga cola. Crédito: Lotfi Ben-Jaffel/Instituto de Astrofísica, París

Otro descubrimiento clave fue cómo los iones de carbono no solo se observaron alrededor del planeta, sino que también se vieron extendiéndose a gran distancia del planeta (la “cola magnética”). Esta cola se extiende a una distancia de al menos una unidad astronómica (1 AU) en el espacio, la misma distancia entre la Tierra y el Sol, mientras que las partículas viajaron a una velocidad promedio de 160 935 km/h. Aunque la magnetosfera sea similar a la de la Tierra hay que recordar que HAT-P-11b orbita mucho más cerca de su estrella (1/20 de 1 AU).

Esta proximidad hace que la atmósfera superior se caliente y esencialmente se “evapore” hacia el espacio, lo que libera hidrógeno neutro e iones de carbono. Como explicó Ballester :

Al igual que el campo magnético de la Tierra y su entorno espacial inmediato interactúan con el viento solar que incide, que consiste en partículas cargadas que viajan a unas 900 000 mph, existen interacciones entre el campo magnético de HAT-P-11b y su entorno espacial inmediato con el viento solar de su estrella anfitriona, y esos son muy complejos“.

Si bien el mini-Neptuno HAT-P-11b no es un buen candidato para la habitabilidad, la primera detección inequívoca de una magnetosfera es un paso significativo hacia una mejor comprensión de la habitabilidad de los exoplanetas. Hasta la fecha, muchos estudios de exoplanetas potencialmente habitables se han visto limitados porque los astrónomos aún no pueden restringir las propiedades magnéticas de los exoplanetas. En particular, los astrónomos sienten curiosidad por saber si los planetas rocosos que orbitan estrellas enanas rojas de tipo M pueden retener sus atmósferas.

El campo magnético y las corrientes eléctricas dentro y alrededor de la Tierra generan fuerzas complejas que tienen un impacto incalculable en la vida cotidiana. Crédito: ESA/ATG medialab

La Tierra es el único cuerpo rocoso dentro de nuestro Sistema Solar que tiene su propio campo magnético. Si bien los gigantes gaseosos poseen campos magnéticos, pero estos cuerpos no pueden albergar vida en sus superficies, con la excepción de Ganímedes (una de las lunas más grandes de Júpiter) que podría ser candidata a alguna forma de vida aun por confirmar. Además, la desaparición del campo magnético de Marte (hace unos 4.000 millones de años) es lo que llevó a que su atmósfera fuera despojada por el viento solar, dejando al planeta rojo con tan solo 0,14% de oxígeno y 0,03% de vapor de agua en su atmosfera actual.

La conexión entre los campos magnéticos y la habitabilidad aún no se comprende completamente y requiere más investigación. Afortunadamente, este estudio y los métodos empleados muestran que se pueden detectar magnetosferas alrededor de varios exoplanetas para evaluar su papel en la habitabilidad potencial. “HAT-P-11 b ha demostrado ser un objetivo muy atractivo porque las observaciones del tránsito UV del Hubble han revelado una magnetosfera, tiene un componente de iones extendido alrededor del planeta y una larga cola de iones que escapan”, dijo Ballester.

Otro hallazgo interesante fue la metalicidad de la atmósfera de HAT-P-11 b, que fue más baja de lo esperado. Si bien todos los gigantes gaseosos del Sistema Solar están compuestos principalmente de hidrógeno y helio, varían en cuanto a su metalicidad y campos magnéticos. Mientras que Júpiter y Saturno tienen metalicidades bajas pero campos magnéticos fuertes, los “gigantes de hielo” Urano y Neptuno tienen metalicidades altas y campos magnéticos débiles. La baja metalicidad atmosférica de HAT-P-11 b, dicen los autores, desafía los modelos actuales de formación de exoplanetas.

“Aunque la masa de HAT-P-11 b es solo el 8% de la de Júpiter, creemos que el exoplaneta se parece más a un mini-Júpiter que a Neptuno. La composición atmosférica que vemos en HAT-P-11b sugiere que se necesita más trabajo para refinar las teorías actuales sobre cómo se forman ciertos exoplanetas en general”. Ballester

Si hay algo que sacar de esta investigación, es que todavía tenemos mucho que aprender sobre los exoplanetas y lo que se necesita para garantizar la habitabilidad planetaria. Pero estamos aprendiendo rápidamente, y el ritmo solo se acelerará a medida que los telescopios de próxima generación entren en funcionamiento, como ya lo hizo el Telescopio Espacial James Webb (JWST). Con miles de nuevos mundos para explorar, la vida extraterrestre, así como su búsqueda y estudio, pasaran a ser una ciencia.

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