WASP-121b, un distante mundo de gas metálico con forma de balón de fútbol americano

Esta ilustración artística muestra WASP-121b, un mundo distante que está perdiendo magnesio y gas de hierro de su atmósfera. Las observaciones representan la primera vez que se detectan metales pesados escapando de un "Júpiter caliente", que es un exoplaneta gaseoso grande que orbita muy cerca de su estrella anfitriona. La órbita del WASP-121b está tan cerca que la gravedad de la estrella casi está destrozando el planeta, dándole al planeta una forma oblicua de fútbol. Crédito: NASA, ESA y J. Olmsted (STScI).

Un astrónomo de la UMD contribuye al descubrimiento del primer exoplaneta conocido lo suficientemente caliente como para que los elementos pesados ​​se evaporen y escapen de su atmósfera. 

El abrasador exoplaneta WASP-121b puede no estar haciendo ningún riff de guitarra de heavy metal, pero está enviando metales pesados ​​como hierro y magnesio al espacio. La atmósfera del planeta distante es tan caliente que el metal se vaporiza y escapa de la atracción gravitacional del planeta. La intensa gravedad de la estrella anfitriona del planeta también ha deformado el planeta en la forma de un balón de Fútbol Americano. 

Las nuevas observaciones, realizadas por un equipo internacional de astrónomos utilizando el Telescopio Espacial Hubble de la NASA, describen la primera instancia conocida de gas de metales pesados ​​que sale de un "Júpiter caliente", que es un apodo para exoplanetas gaseosos grandes que orbitan muy cerca de su Estrellas anfitrionas. Un artículo de investigación que describe los resultados, en coautoría del profesor de astronomía Drake Deming de la Universidad de Maryland, se publicó en la edición del 1 de agosto de 2019 de la revista Astronomical Journal. 

"Este planeta es un prototipo de Júpiter ultracaliente. Estos planetas están tan fuertemente irradiados por sus estrellas anfitrionas, que son casi como las estrellas mismas", dijo Deming. "El planeta está siendo evaporado por su estrella anfitriona hasta el punto de que podemos ver átomos de metal escapando de la atmósfera superior donde pueden interactuar con el campo magnético del planeta. Esto presenta una oportunidad para observar y comprender una física muy interesante". 

Normalmente, los planetas calientes de Júpiter todavía son lo suficientemente fríos como para condensar elementos más pesados ​​como el magnesio y el hierro en nubes que permanecen en la atmósfera del planeta. Pero ese no es el caso con WASP-121b, que está orbitando tan cerca de su estrella anfitriona que la atmósfera superior del planeta alcanza una llamativa temperatura de 4.600 grados Fahrenheit. El planeta está tan cerca, de hecho, que está siendo destrozado por la gravedad de la estrella, lo que le da al planeta una forma oblicua de pelota de Futbol Americano. El sistema estelar WASP-121 reside a unos 900 años luz de la Tierra. 

"Se han visto metales pesados ​​en otros Júpiter calientes antes, pero solo en la atmósfera inferior", explicó el investigador principal David Sing de la Universidad Johns Hopkins. "Con WASP-121b, vemos que el magnesio y el gas de hierro están tan lejos del planeta que no están unidos gravitacionalmente. Los metales pesados ​​escapan en parte porque el planeta es tan grande e hinchado que su gravedad es relativamente débil. Este es un planeta que está siendo activamente despojado de su atmósfera ". 

Los investigadores utilizaron el espectrógrafo de imágenes del telescopio espacial Hubble para buscar firmas de magnesio y hierro con luz ultravioleta. Estas firmas se pueden observar en la luz estelar que se filtra a través de la atmósfera de WASP-121b, a medida que el planeta pasa frente a su estrella anfitriona. 

Las observaciones de WASP-121b se suman a la historia en desarrollo de cómo los planetas pierden sus atmósferas primordiales. Cuando se forman los planetas, reúnen una atmósfera hecha de gas del disco que dio lugar tanto al planeta como a su estrella anfitriona. Estas atmósferas jóvenes consisten principalmente en hidrógeno y helio, los elementos más abundantes en el universo. A medida que el planeta se acerca a su estrella, gran parte de esta atmósfera primitiva se quema y escapa al espacio. 

"Los Júpiter calientes están hechos principalmente de hidrógeno, y el Hubble es muy sensible al hidrógeno, por lo que sabemos que estos planetas pueden perder el gas con relativa facilidad", dijo Sing. "Pero en el caso de WASP-121b, el gas de hidrógeno y helio está saliendo, casi como un río, y está arrastrando estos metales con ellos. Es un mecanismo muy eficiente para la pérdida de masa". 

Según los investigadores, WASP-121b será un objetivo perfecto para el telescopio espacial James Webb de la NASA, programado para su lanzamiento en 2021. El telescopio Webb permitirá a los investigadores buscar agua y dióxido de carbono, que pueden detectarse en longitudes de onda más largas y rojas. luz infrarroja. La combinación de observaciones de Hubble y del Webb debería dar a los astrónomos un inventario más completo de los elementos químicos que componen la atmósfera del planeta. 

"Los Júpiter calientes tan cerca de su estrella anfitriona son muy raros. Los que están así de calientes son aún más raros", agregó Deming. "Aunque son raros, realmente se destacan una vez que los has encontrado. Esperamos aprender aún más sobre este extraño planeta". 

Fuente: Universidad de Maryland,