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Una nueva investigación del observatorio CHEOPS de la Agencia Espacial Europea revela la forma de una pelota de rugby para un exoplaneta alienígena

Los exoplanetas de todo el universo vienen en diferentes tamaños, texturas, colores y temperaturas. Sin embargo, por lo general no vienen en muchas formas diferentes, ya que se cree que casi todos los planetas descubiertos tienen forma esférica, con la excepción de uno.

Nuevos datos de la Agencia Espacial Europea (ESA) Características de la luna exoplaneta (CHEOPS) El observatorio espacial, además de los datos recopilados por el Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA y el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA, ha revelado la forma de un exoplaneta con varias características extremas. Los datos de CHEOPS son la primera vez que los astrofísicos detectan la deformación de un exoplaneta y proporcionan información valiosa sobre la estructura interna de los exoplanetas.

WASP-103b

El planeta en cuestión es WASP-103b, un super-Júpiter planeta extrasolar Se encuentra en la constelación de Hércules. WASP-103b orbita alrededor de la estrella WASP-103, una estrella de secuencia principal de tipo F ubicada a 1.800 ± 100 años luz de nuestro sistema solar. WASP-103 es aproximadamente 1,7 veces más grande que nuestro sol y tiene una temperatura de unos 200 grados.

WASP-103b tiene muchas características únicas. Descubierto en 2014, tiene el doble del tamaño de Júpiter y casi 1,5 veces más masivo, y presenta una atmósfera que contiene agua, orbitando su estrella en menos de un día. El exoplaneta se descubrió a través del método de tránsito, en el que se observa una estrella cuando un exoplaneta la cruza, lo que permite a los científicos calcular el contenido de la atmósfera del planeta (si lo tiene) y su tamaño.

La infografía de la ESA proporciona información sobre WASP-103b y WASP-103. (crédito: ESA)

El período orbital extremadamente corto de WASP-103b es la razón principal de la extraña forma del planeta. La razón del corto período orbital de WASP-103b es la distancia alrededor de la cual orbita WASP-103, siendo el semieje mayor del exoplaneta una asombrosa unidad astronómica (AU) de 0,01987, siendo una unidad astronómica la distancia promedio aproximada entre el Sol y la Tierra. Cuanto más pequeña es la órbita de un planeta, más rápido orbita alrededor de su estrella anfitriona.

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Al igual que la Tierra, WASP-103b experimenta el arrastre de las mareas de su estrella anfitriona. Sin embargo, la órbita extremadamente estrecha de WASP-103b permite que WASP-103 ejerza una fuerza de marea mucho mayor en el planeta. Este poderoso tirón de marea es lo que causó la deformación de WASP-103b.

Los astrofísicos y astrónomos que han estudiado WASP-103 durante muchos años han planteado la hipótesis de que la órbita que abraza a las estrellas de WASP-103b podría causar una distorsión de marea en la corteza del planeta. Sin embargo, no pudieron medir de manera eficiente la cantidad exacta de fuerza de marea en un exoplaneta hasta que las capacidades de CHEOPS se lo permitieron.

¿pero cómo?

CHEOPS es capaz de medir las propiedades específicas de los exoplanetas Medir el tránsito de los planetas exteriores frente a las estrellas que giran a su alrededor. Como se mencionó anteriormente, el método de tránsito implicó observar una estrella como un exoplaneta que se cruza frente a ella. Cuando esto suceda, la cantidad de luz emitida por la estrella disminuirá y creará una curva óptica, lo que permitirá a los científicos medir propiedades que incluyen la forma, el tamaño y el contenido de la atmósfera del planeta.

La mayoría de los telescopios pueden observar los tránsitos de un exoplaneta; Sin embargo, la precisión y flexibilidad avanzadas de CHEOPS le permiten monitorear cambios muy pequeños en la curva de luz causados ​​por un evento de tránsito de exoplanetas. Es esta resolución la que permitió a CHEOPS observar la deformación en forma de WASP-103b.

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«Es increíble que Khufu haya podido detectar una deformación tan pequeña», dice Jacques Lascar del Observatorio de París, Universidad de Ciencias y Letras de París, y coautor de la investigación. «Esta es la primera vez que se realiza un análisis de este tipo, y podemos esperar que las observaciones durante un período de tiempo más largo mejoren esta observación y conduzcan a un mejor conocimiento de la estructura interna del planeta».

Un ejemplo de la curva de luz generada por un exoplaneta al pasar por su estrella. (Crédito: NASA Ames)

Usando la curva de luz de CHEOPS resultante del cruce de WASP-103b con WASP-103, los investigadores pudieron derivar un valor conocido como el número del amor. El número del amor mide cuánta masa hay y cómo se distribuye la masa dentro de un planeta. Obtener el número del Amor proporciona información sobre la estructura interna del planeta.

El número de amor derivado de WASP-103b es similar al número de amor de Júpiter, lo que indica que WASP-103b tiene una estructura interna similar a la de Júpiter, aunque WASP-103b tiene el doble del radio de Júpiter.

«La resistencia de un material a la deformación depende de su composición», explica la autora principal del estudio, Susana Barros, del Instituto Astrophysica e Ciencias do Espaco y la Universidad de Oporto.

«Por ejemplo, aquí en la Tierra tenemos mareas debido a la luna y el sol, pero solo podemos ver las mareas oceánicas. La parte rocosa no se mueve mucho. Al medir qué tan deformado está el planeta, podemos decir cuánto es rocoso». , gaseoso o acuoso.”

«En principio, esperaríamos que un planeta con una masa 1,5 veces la de Júpiter tuviera aproximadamente el mismo tamaño, por lo que WASP-103b debería estar muy hinchado debido al calentamiento de su estrella y posiblemente a otros mecanismos», dijo Barros.

Aunque el número de amor derivado proporciona una idea del funcionamiento interno de WASP-103b, es muy alto y todavía hay cierta incertidumbre en la validez del número. El telescopio espacial James Webb lanzado recientemente trabajará con CHEOPS en el futuro para medir aún más la deformación de las mareas de WASP-103b y otros exoplanetas similares.

«Si podemos confirmar los detalles de su estructura interna a través de futuras observaciones, tal vez podamos comprender mejor qué es lo que lo hace tan inflado. Conocer el tamaño del núcleo de este exoplaneta también será importante para comprender mejor cómo se formó», explicó Barros.

Además de la extraña deformación de WASP-103b, también exhibe extrañas propiedades orbitales con su estrella.

Normalmente, cuando un planeta del tamaño de WASP-103b orbita muy cerca de una estrella como WASP-103, las interacciones de las mareas entre los dos cuerpos acercarán gradualmente la órbita del planeta a la estrella, hasta que el planeta finalmente engulle a la estrella.

Sin embargo, ocurre exactamente lo contrario con WASP-103b.

Las mediciones de CHEOPS de WASP-103b parecen mostrar que el exoplaneta se está alejando lentamente de su estrella madre y que el período orbital está aumentando. Esto puede indicar que debe haber una fuerza más fuerte que la fuerza de marea de WASP-103 que aleja al exoplaneta de la estrella.

Barros y sus colegas investigadores investigaron muchos escenarios diferentes que intentaron abordar la cuestión de qué está alejando exactamente a WASP-103b de su estrella. Uno de esos escenarios involucraba una estrella que acompañaba a WASP-103 que causaría los efectos que el equipo vio en los datos, mientras que otro investigó si una órbita elíptica estaba causando o no los efectos que observaron los científicos.

El equipo de investigadores no pudo verificar si alguno de los escenarios era cierto, pero no los descartó. De hecho, la órbita de WASP-103b no se puede aumentar en absoluto y, de hecho, está disminuyendo. Sin embargo, para confirmar esto, se necesitan más observaciones y cruces de WASP-103b.

Papas fritas

CHEOPS (que caracteriza la luna del exoplaneta) se lanzó el 18 de diciembre de 2019 sobre un cohete Soyuz ST-A, número de vuelo VS23, desde Kourou, Guayana Francesa.. El observatorio es operado por la Agencia Espacial Europea (ESA) en una órbita polar sincronizada con el sol de unos 700 km.

El objetivo principal de CHEOPS es medir el tamaño de los exoplanetas que orbitan estrellas en todo el universo. La capacidad de determinar el tamaño de un exoplaneta permite a los equipos estimar su masa, densidad, composición, formación y otras propiedades. Además, CHEOPS es la primera misión dedicada al estudio de exoplanetas que rodean estrellas cercanas cuya presencia de exoplanetas ha sido previamente confirmada. Esto permite que CHEOPS se base en investigaciones y datos anteriores.

CHEOPS puede realizar estas mediciones al observar los tránsitos de los exoplanetas frente a sus estrellas, lo que permite que el observatorio cree curvas de luz que muestren las características de los exoplanetas que estudia. CHEOPS apunta principalmente a exoplanetas en el rango de tamaño de súper-Tierra a Neptuno.

«La magnitud del efecto de la distorsión de las mareas en la curva de luz transitoria de los exoplanetas es muy pequeña, pero gracias a la muy alta resolución de CHEOPS, podemos ver esto por primera vez», dijo Kate Isaac, científica del proyecto ESA en CHEOPS.

«Este estudio es un excelente ejemplo de las muy diversas preguntas que los científicos de exoplanetas pueden abordar con CHEOPS, lo que ilustra la importancia de esta tarea de seguimiento flexible», dijo Isaacs.

En enero de 2021, CHEOPS llevaba poco más de dos años en su misión, que se espera que dure tres años y medio.

(Imagen principal: dibujo artístico de una pelota de rugby WASP-103b dando vueltas alrededor del WASP-103. Crédito: ESA)