¡Los astrónomos descubren un planeta caliente y en llamas orbitando su estrella en solo 16 horas!

Mercurio es el campeón de velocidad en nuestro sistema solar. Gira alrededor del sol cada 88 días y su velocidad media es de 47 km / s. Su distancia promedio del Sol es de 58 millones de kilómetros (36 millones de millas), que es muy rápida y lleva el nombre de Mercurio, la deidad de las patas alares.

Pero, ¿y si en lugar de Mercurio, Júpiter ¿Estaba más cerca del sol? ¿Y si Júpiter estuviera más cerca del sol que Mercurio y fuera mucho más caliente?

En un sistema solar distante a unos 855 años luz de distancia, hay un planeta que hace que Mercurio parezca un vecino lento, frío y distante del Sol. Este planeta orbita su estrella en solo 16 horas, lo que la convierte en una de las órbitas más cortas jamás medidas. A esa distancia y velocidad, y con temperaturas superficiales extremadamente altas, es uno de los planetas más inusuales jamás encontrados.

El nombre del planeta es TOI-2109b, que es lo que los astrónomos llaman «super Júpiter». Los Júpiter calientes son gigantes gaseosos que orbitan inusualmente cerca de sus estrellas y tienen temperaturas superficiales extremadamente altas. Los Júpiter ultracalientes son más extremos. Sus temperaturas superficiales son superiores a 2.200 K (1.900 ° C, 3500 ° F). Los astrónomos estiman que la temperatura diurna de TOI-2109 b es superior a 3500 K (3225 ° C, 5840 ° F), tan caliente como algunas estrellas jóvenes.

Un nuevo artículo de investigación publicado en Astronomical Journal hace el descubrimiento. El título del artículo es «TOI-2109: un gigante de gas sobrecalentado en una órbita de 16 horas».El autor principal es Ian Wong, actualmente en NASAGoddard Space Flight Center, pero investigador postdoctoral en Con durante esta investigación.

Agencia de la NASA macho cabrío El planeta fue descubierto por (Transiting Exoplanet Survey Satellite) en mayo de 2020. TESS comenzó a observarlo el 13 de mayo y continuó observándolo durante aproximadamente un mes. Durante el año siguiente, varios observatorios terrestres realizaron observaciones de seguimiento en varias longitudes de onda. Todas estas observaciones confirmaron que TOI-2109b es un planeta raro e inusual.

«Todo era consistente con que fuera un planeta, y nos dimos cuenta de que teníamos algo muy interesante y relativamente raro, dijo el coautor del estudio Avi Shborer del Instituto Kavli de Astrofísica e Investigación Espacial del MIT.

El período orbital de TOI-2109 b de 16 horas es el más corto para el gigante gaseoso. (Los Poseedor del récord anterior Tiene una órbita de 18 horas). El planeta es cinco veces más grande que nuestro Júpiter y orbita alrededor Estrella tipo F. Aproximadamente 1,5 veces más grande que nuestro Sol. Es difícil imaginar cómo sería esta disposición para cualquier observador en el mismo sistema.

Dibujo de un artista de un exoplaneta del tamaño de Júpiter y su anfitrión, una estrella un poco más grande que nuestro sol. Crédito: ESO

El planeta está muy caliente porque está a solo 2,4 millones de kilómetros (1,5 millones de millas) de su estrella. Al igual que otros Júpiter calientes y súper Júpiter, es probable que llegue a su estrella. La temperatura extremadamente alta en días de días puede hacer que las moléculas se rompan en sus átomos constituyentes. El modelado teórico muestra que esto puede suceder con el hidrógeno molecular. Si el lado nocturno es significativamente más frío, el hidrógeno puede volver a combinarse en moléculas.

Un mes de observaciones TESS significa que el equipo puede observar el planeta mientras orbita su estrella. Observaron eclipses secundarios, cuando un planeta pasa detrás de su estrella, en múltiples longitudes de onda. Esto les ayudó a determinar que la temperatura diurna puede estar por encima de los 3500 K, pero los investigadores no están seguros de lo que sucede por la noche porque TESS no es lo suficientemente sensible. Si es cierto que el hidrógeno molecular se desintegra durante el día y se recombina durante la noche, esto puede contribuir a una mezcla de temperatura más eficiente en la atmósfera y puede significar que la temperatura no es extrema.

«Mientras tanto, el brillo del lado nocturno del planeta es menor que la sensibilidad de los datos de TESS, lo que plantea preguntas sobre lo que realmente está sucediendo allí», dijo Sporer. «¿La temperatura allí es demasiado fría, o el planeta de alguna manera toma el calor durante el día y lo transfiere al lado de la noche? Estamos empezando a tratar de responder esa pregunta para estos compradores ultrarrápidos».

Los investigadores encontraron que TOI-2109b gira lentamente en espiral hacia la estrella entre 10 y 750 milisegundos por año. Los astrónomos han encontrado otros planetas calientes, otros planetas, cuya desintegración orbital los atrae a sus estrellas, pero nada tan rápido.

Concepto artístico de un exoplaneta del tamaño de Júpiter orbitando relativamente cerca de su estrella (también conocido como «Júpiter caliente»). Crédito: NASA / JPL-Caltech

La naturaleza extrema de TOI-210 b ayuda a confirmar el estado de Júpiter súper caliente como uno de los tipos de exoplanetas más extremos. Los telescopios más potentes revelarán más sobre la naturaleza del planeta, y el equipo espera que el Hubble pueda estudiarlo, junto con los telescopios que se lanzarán próximamente. Telescopio espacial James Webb. Observar lo que sucede cuando el planeta se acerca a la estrella es particularmente interesante para los astrónomos.

Los súper Júpiter como TOI-2109b constituyen la subclase más extrema de planeta extrasolar, dice Wong. «Estamos empezando a comprender algunos de los procesos físicos y químicos únicos que ocurren en la atmósfera, procesos que no tienen análogos en nuestro sistema solar».

Las observaciones futuras de TOI-2109b también pueden revelar pistas sobre cómo surgieron sistemas tan asombrosos en primer lugar. «Desde el comienzo de la ciencia de los exoplanetas, los Júpiter calientes han sido vistos como muy excéntricos», dice Sporer. «¿Cómo es que un planeta masivo y masivo como Júpiter alcanza una órbita de no más de unos pocos días de duración? No tenemos nada de eso en nuestro sistema solar, y vemos esto como una oportunidad para estudiarlo y ayudar a explicar su existencia». . «

En el pasado distante, Júpiter pudo haber migrado a 1,5 unidades astronómicas del Sol antes de retroceder a la trayectoria orbital que sigue ahora. Se llama Hipótesis de Grand Tac. Podría haber sido algo que los ojos humanos pudieran ver.

Poco después de su formación, Júpiter emigró hacia el Sol. Saturno también lo hizo y, al final, sus destinos se entrelazaron. Cuando Júpiter estaba cerca de donde está Marte ahora, la pareja se dio la vuelta y se alejó del sol. Los científicos se han referido a esto como la «Gran Tack», refiriéndose a la maniobra de navegación. Crédito: NASA / GSFC

Encontrar exoplanetas extremos e inusuales nos enseña mucho sobre la variedad de tipos de planetas que existen. Los estudios de exoplanetas han encontrado muchos Júpiter y superplanetas calientes porque son masivos y están cerca de sus estrellas. Pero en realidad es raro.

Los autores señalan que solo alrededor del 0,5% de las estrellas similares al Sol albergan estos planetas extremos. Pero aunque son pocos en número, contribuyen en gran medida a nuestra comprensión de los exoplanetas en general. «Su gran tamaño en relación con las estrellas anfitrionas y las altas temperaturas permiten una amplia gama de estudios extensos que se extienden mucho más allá de las mediciones primitivas de la masa y el radio del planeta», explican los autores.

«Durante las últimas dos décadas, se ha utilizado un amplio arsenal de técnicas de observación para examinar las características atmosféricas de los Júpiter calientes con un detalle cada vez mayor», escribieron en su artículo. Cosas como la distribución de la temperatura, la composición química, las nubes de condensación, la neblina fotoquímica y los mecanismos de transferencia de calor son cada vez más fáciles de estudiar.

Los astrónomos están aprendiendo que los super-Júpiter «… tienen una serie de características físicas y dinámicas distintas que los distinguen del resto de la población del gigante de gas caliente».

Ningún artículo sobre exoplanetas puede completarse sin mirar al telescopio espacial James Webb. JWST tendrá la capacidad de explorar las atmósferas de los exoplanetas con más rigor que cualquier otra herramienta que los astrónomos tengan actualmente a su disposición.

Parte de la búsqueda y el estudio de exoplanetas se centra en encontrar planetas similares a la Tierra en regiones habitables. Pero los Júpiter ultracalientes como TOI-2109b pueden enseñarnos mucho sobre los planetas en sus extremos y sobre las interacciones planetarias que no podemos estudiar en nuestro propio sistema solar. JWST hará una contribución significativa a nuestro conocimiento.

“Si bien los desarrollos futuros en las capacidades de los telescopios permitirán exploraciones en profundidad similares de exoplanetas más pequeños y fríos, los Júpiter ultrarrápidos seguirán siendo los candidatos más fructíferos para los esfuerzos de caracterización impactantes, proporcionando información importante sobre la naturaleza de los planetas en su forma más extrema”, los autores. escribir.

Publicado originalmente en universo hoy.

Para obtener más información sobre este descubrimiento, lea el recién descubierto «Júpiter superbrillante» que se estrella alrededor de su estrella: un año son solo 16 horas.

Referencia: «TOI-2109: un gigante de gas supercaliente en una órbita de 16 horas» por Ian Wong, Avi Spoorer, George Zhou, Daniel Kitsman, Thaddeus de Komasic, Chianyu Tan, René Tronsgaard, Lars A. Buchv, Shreyas Visabragada y Michael Greklek-McKeon, Joseph E. Rodriguez, John P. Ahlers, Samuel N. Queen, Elise Furlan, Steve B. Howell, Allyson Bieryla, Kevin Heng, Heather A. Knutson, Karen A. Collins, Kim K. McLeod , Perry Berlind, Peyton-Brown, Michael L .; Kodama, Seiya Coretta, Catherine F. Lister, Pablo Lewin, Giuseppe Marino, Felipe Morgas, Norio Narita, Enrique Balleh, Richard P. Schwartz, Kevan J. Stasson, Motohidi Tamura, Nouriharu Watanabe, Bjorn Beneke, George R. Riker, David W. Latham, Roland Vandersbeek, Sarah Seeger, Joshua N. Wynn, John M. Jenkins, Douglas A. Caldwell, William Fung, Chelsea X. Hwang, Ismael Meirelles, Jo Chua-e Schleider, Bernie Xiao y Jesus Noel Villasenor, 23 de noviembre de 2021, Diario astronómico.
DOI: 10.3847 / 1538-3881 / ac26bd