Observaciones de un exoplaneta sugieren que posee una atmósfera rica en agua

Un equipo japonés de investigación de astrónomos y científicos planetarios ha utilizado dos cámaras ópticas del telescopio Subaru, Suprime-Cam y la Cámara y Espectrógrafo de Objetos Débiles, con una transmisión de  filtro azul para observar los tránsitos planetarios de la súper-Tierra GJ 1214 b (Gilese 1214 b). El equipo investigó si este planeta tiene una atmósfera rica en agua o hidrógeno. Las observaciones de Subaru muestran que el cielo de este planeta no muestra una fuerte característica de dispersión de rayos, que podría predecir una atmósfera de hidrógeno sin nubes. Cuando se combina con los resultados de las observaciones anteriores en otros colores, este nuevo resultado observacional implica que GJ 1214 b es probable que tenga una atmósfera rica en agua.

Las Súper-Tierras se están convirtiendo en un nuevo tipo de planeta extrasolar (es decir, un planeta orbitando una estrella fuera de nuestro sistema solar) con una masa y radio más grande que la de la Tierra, pero menos que los de los gigantes de hielo de nuestro Sistema Solar, como Urano o Neptuno. Ya sea que estas súper-Tierras son más sean como un “gran tierra” o un “pequeño Urano” es algo desconocido, ya que los científicos aún no han determinado sus propiedades detalladas. El actual equipo japonés de investigación de astrónomos y científicos planetarios centró sus esfuerzos en la investigación de las características atmosféricas de la súper-Tierra, GJ 1214 b, que se encuentra a 40 años luz de la Tierra en la constelación de Ofiuco, al noroeste del centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea . Este planeta es una de las súper-Tierras conocidas descubiertas por Charbonneau en 2009, en el Proyecto MEarth, que se centra en la búsqueda de planetas habitables alrededor de estrellas cercanas pequeñas. El equipo de investigación actual examina las características de dispersión de la luz de GJ 1214 b y su tránsito alrededor de su estrella.

La teoría actual postula que un planeta se desarrolla en un disco de gas denso que rodea una estrella recién formada (por ejemplo, un disco protoplanetario). El elemento hidrógeno es un componente importante de un disco protoplanetario , y el hielo de agua es abundante en una zona exterior más allá de lo que se denomina “línea de nieve”. Las conclusiones acerca de dónde se han formado súper-Tierras y cómo han migrado a sus órbitas actuales apuntan a que el hidrógeno o el vapor de agua es un componente importante de la atmósfera de una súper-Tierra. Si los científicos pueden determinar el componente principal de la atmósfera de una súper-Tierra, podrán deducir el lugar de nacimiento del planeta y la historia de su formación.

Los tránsitos planetarios permiten a los científicos investigar los cambios en la longitud de onda en el brillo de la estrella (es decir, la profundidad de tránsito), que indican la composición atmosférica del planeta. Una fuerte dispersión de rayos en la longitud de onda óptica es una poderosa evidencia de una atmósfera de hidrógeno. La dispersión de se produce cuando las partículas dispersan la luz en un medio sin un cambio en la longitud de onda. Tal dispersión depende en gran medida de longitud de onda y aumenta la longitud de onda corta; que causa una mayor profundidad del tránsito en el azul en lugar de en la longitud de onda roja.

El equipo actual utiliza las dos cámaras ópticas: Suprime-Cam y Faint Object Camera and Spectrograph (FOCAS) del Telescopio Subaru equipado con una transmisión filtro azul para buscar la función de dispersión en la atmósfera de GJ 1214 b. La estrella anfitriona de este sistema planetario brilla muy débilmente en luz azul, lo que es un desafío para los investigadores que intentan determinar si la atmósfera del planeta tiene una fuerte dispersión de rayos. El grande y poderoso recolector de de luz de 8,2 metros del espejo del Telescopio Subaru permitió al equipo lograr la sensibilidad más alta de la historia en la región azul.

Las observaciones del equipo mostraron que la atmósfera de GJ 1214 b no muestra una fuerte dispersión. Este hallazgo implica que el planeta tiene una atmósfera rica en agua o hidrógeno, con extensas nubes.

Aunque el equipo no descarta completamente la posibilidad de una atmósfera de hidrógeno, el nuevo resultado de la observación combinada con los hallazgos de investigaciones previas en otros colores sugiere que GJ 1214 b probablemente tenga un atmósfera rica en agua. El equipo tiene previsto realizar observaciones de seguimiento en un futuro próximo para reforzar esta conclusión.

Aunque sólo hay un pequeño número de súper-Tierras que los científicos puedan observar en el cielo ahora, esta situación va a cambiar drásticamente cuando el Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) comience su estudio del cielo de un conjunto de pequeños exoplanetas en tránsito en nuestro vecindario solar. Cuando los nuevos objetivos estén disponibles, los científicos pueden estudiar las atmósferas de muchas súper-Tierras con el telescopio Subaru y futuros telescopios de próxima generación, como el Thirty Meter Telescope (TMT). Tales observaciones permitirán a los científicos a aprender más sobre la naturaleza de las súper-Tierras.

Enlace original: Blue light observations indicate water-rich atmosphere of a super-earth