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Hubble observa exoplaneta donde nieva “protector solar”

Esta ilustración muestra el hirviente planeta caliente Kepler-13Ab que circula muy cerca de su estrella anfitriona, Kepler-13A. En el fondo se ve el compañero binario de la estrella, Kepler-13B, y el tercer miembro del sistema de múltiples estrellas es la estrella enana naranja Kepler-13C. Crédito: NASA/ESA/G. Bacon (STScI)

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El Telescopio Espacial Hubble de la NASA ha encontrado un planeta caliente fuera de nuestro sistema solar donde “nieva” protector solar. El problema es que la precipitación de protector solar (óxido de titanio) solo ocurre en el lado nocturno permanente del planeta. Cualquier posible visitante del exoplaneta, llamado Kepler-13Ab, necesitaría embotellar un poco de ese protector solar, porque no lo encontrarán en el lado caliente y diurno chisporroteante, que siempre se enfrenta a su estrella anfitriona.

Los astrónomos del Hubble sugieren que los poderosos vientos llevan el gas de óxido de titanio al lado nocturno más frío, donde se condensa en escamas cristalinas, forma nubes y precipita como nieve. La fuerte gravedad superficial de Kepler-13Ab, seis veces mayor que la de Júpiter, extrae la nieve de óxido de titanio de la atmósfera superior y la atrapa en la atmósfera inferior.Los astrónomos que usaron el Hubble no buscaron óxido de titanio específicamente. En cambio, observaron que la atmósfera del planeta gigante es más fría a altitudes más altas, lo que es contrario a lo que se esperaba. Este hallazgo llevó a los investigadores a concluir que una forma gaseosa absorbente de luz de óxido de titanio, que se encuentra comúnmente en esta clase de planeta gigante gaseoso que abraza estrellas conocido como “Júpiter caliente”, ha sido eliminada de la atmósfera del lado diurno.

Las observaciones del Hubble representan la primera vez que los astrónomos han detectado este proceso de precipitación, llamado “trampa fría”, en un exoplaneta.

Los estudios atmosféricos que estamos haciendo en Júpiter calientes ahora son bancos de pruebas de cómo vamos a hacer estudios atmosféricos en planetas terrestres similares a la Tierra. Thomas Beatty, Universidad Estatal de Pensilvania

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Sin el gas de óxido de titanio para absorber la luz estelar entrante en el lado diurno, la temperatura atmosférica se vuelve más fría con el aumento de la altitud. Normalmente, el óxido de titanio en las atmósferas de los Júpiter calientes absorbe la luz y la irradia como calor, haciendo que la atmósfera se caliente a mayores altitudes.

Este tipo de observaciones proporcionan información sobre la complejidad del clima y la composición atmosférica en los exoplanetas, y algún día pueden ser aplicables al análisis de planetas del tamaño de la Tierra para la habitabilidad.

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“En muchos sentidos, los estudios atmosféricos que estamos haciendo en Júpiter calientes ahora son bancos de pruebas de cómo vamos a hacer estudios atmosféricos en planetas terrestres similares a la Tierra”, dijo el investigador principal Thomas Beatty de la Universidad Estatal de Pensilvania en University Park. “Los Júpiter calientes nos proporcionan las mejores vistas de cómo son los climas en otros mundos. Comprender las atmósferas en estos planetas y cómo funcionan, lo que no se entiende en detalle, nos ayudará cuando estudiemos estos planetas más pequeños que son más difíciles de ver y tienen características más complicadas en sus atmósferas”.

Crédito: NASA/ESA/A. Feild (STScI)

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El equipo de Beatty seleccionó Kepler-13Ab porque es uno de los exoplanetas más calientes conocidos, con una temperatura diurna de casi 5,000 grados Fahrenheit. Observaciones anteriores de otros Júpiter calientes han revelado que las atmósferas superiores aumentan de temperatura. Incluso a sus temperaturas mucho más frías, la mayoría de los gigantes gaseosos de nuestro sistema solar también exhiben este fenómeno.

Kepler-13Ab está tan cerca de su estrella madre que está bloqueado por las mareas. Un lado del planeta siempre se enfrenta a la estrella; el otro lado está en la oscuridad permanente. (Del mismo modo, nuestra luna está bloqueada por marea a la Tierra; solo un hemisferio es permanentemente visible desde la Tierra).

Las observaciones confirman una teoría de hace varios años de que este tipo de precipitación podría ocurrir en planetas masivos y calientes con una gravedad poderosa.

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“Presumiblemente, este proceso de precipitación está ocurriendo en la mayoría de los Júpiter calientes observados, pero todos esos gigantes gaseosos tienen gravedades superficiales más bajas que Kepler-13Ab”, explicó Beatty. “La nieve de óxido de titanio no cae lo suficientemente lejos en esas atmósferas, y luego es arrastrada de vuelta al lado diurno más caluroso, se revaporiza y vuelve a un estado gaseoso”.

Los investigadores utilizaron la Cámara de Campo Amplio 3 del Hubble para realizar observaciones espectroscópicas de la atmósfera del exoplaneta en luz infrarroja cercana. Hubble hizo las observaciones mientras el mundo distante viajaba detrás de su estrella, un evento llamado eclipse secundario. Este tipo de eclipse produce información sobre la temperatura de los constituyentes en la atmósfera del lado diurno del exoplaneta.

“Estas observaciones de Kepler-13Ab nos dicen cómo se forman los condensados y las nubes en las atmósferas de Júpiter muy calientes, y cómo la gravedad afectará la composición de una atmósfera”, explicó Beatty. “Al observar estos planetas, necesitas saber no solo qué tan calientes son, sino cómo es su gravedad”.

El sistema Kepler-13 reside a 1.730 años luz de la Tierra.

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Los resultados del equipo aparecieron en The Astronomical Journal.

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