JWST investiga días y noches eternas en mundos distantes        

Por: NASA.

15 de julio de 2024

Esta concepción artística muestra cómo podría verse el exoplaneta WASP-39 b a partir de observaciones indirectas de tránsito realizadas con el telescopio espacial James Webb de la NASA, así como con otros telescopios espaciales y terrestres. Crédito de la imagen: NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI).

Los investigadores que utilizan el telescopio espacial James Webb (JWST) han confirmado finalmente lo que los modelos habían predicho previamente: un exoplaneta tiene diferencias entre su atmósfera eternamente matutina y eternamente vespertina. WASP-39 b, un planeta gigante con un diámetro 1,3 veces mayor que Júpiter, pero una masa similar a Saturno que orbita una estrella a unos 700 años luz de la Tierra, está bloqueado por mareas con su estrella madre. Esto significa que tiene un lado diurno constante y un lado nocturno constante: un lado del planeta siempre está expuesto a su estrella, mientras que el otro siempre está envuelto en oscuridad.

Utilizando el espectrógrafo de infrarrojo cercano NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) del JWST, los astrónomos confirmaron una diferencia de temperatura entre la eterna mañana y la eterna tarde en WASP-39 b, y la tarde parece ser unos 200 °C más cálida. También encontraron evidencia de una cobertura de nubes diferente, y es probable que la parte del planeta donde siempre hay mañana sea más nublada que la región nocturna.

Los astrónomos analizaron el espectro de transmisión de 2 a 5 micrones de WASP-39 b, una técnica que estudia el terminador del exoplaneta, el límite que separa el lado diurno del lado nocturno del planeta. El espectro de transmisión se crea comparando la luz estelar filtrada a través de la atmósfera de un planeta cuando se mueve frente a la estrella, con la luz estelar sin filtrar detectada cuando el planeta está al lado de la estrella. Al hacer esa comparación, los investigadores pueden obtener información sobre la temperatura, la composición y otras propiedades de la atmósfera del planeta.

“WASP-39 b se ha convertido en una especie de planeta de referencia en el estudio de la atmósfera de exoplanetas con Webb”, dijo Néstor Espinoza, investigador de exoplanetas del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial y autor principal del estudio. Los espectros del Webb de la atmósfera de WASP-39 b publicados previamente, que revelaron la presencia de dióxido de carbono, dióxido de azufre, vapor de agua y sodio, representan todo el límite día/noche; no hubo ningún intento detallado de diferenciar entre un lado y el otro.

Ahora, el nuevo análisis construye dos espectros diferentes a partir de la región del terminador, dividiendo básicamente el límite entre el día y la noche en dos semicírculos, uno correspondiente a la tarde y otro a la mañana. Los datos revelan que la tarde es significativamente más calurosa, con unos abrasadores 800 °C, y la mañana, relativamente más fría, con 600 °C. “Es realmente sorprendente que seamos capaces de analizar esta pequeña diferencia, y esto sólo es posible gracias a la sensibilidad del Webb en longitudes de onda cercanas al infrarrojo y a sus sensores fotométricos extremadamente estables”, afirmó Espinoza.

El modelado exhaustivo de los datos obtenidos también permite a los investigadores investigar la estructura de la atmósfera de WASP-39 b, la cubierta de nubes y por qué la noche es más calurosa. Si bien el trabajo futuro del equipo estudiará cómo la cubierta de nubes puede afectar la temperatura y viceversa, los astrónomos confirmaron que la circulación de gas alrededor del planeta es la principal culpable de la diferencia de temperatura en WASP-39 b.

Utilizando modelos de circulación general, modelos tridimensionales similares a los que se usan para predecir los patrones climáticos en la Tierra, los investigadores descubrieron que en WASP-39 b los vientos predominantes probablemente se mueven desde el lado nocturno a través del terminador matutino (alrededor del lado diurno) a través del terminador vespertino y luego alrededor del lado nocturno. Como resultado, el lado matutino del terminador es más frío que el lado vespertino.

En otras palabras, el lado matutino recibe el impacto de vientos de aire que se han enfriado en el lado nocturno, mientras que el lado vespertino recibe el impacto de vientos de aire calentados en el lado diurno. “Este análisis también es particularmente interesante porque se obtiene información en 3D sobre el planeta que no se obtenía antes. Como podemos decir que el borde nocturno es más caliente, eso significa que su atmósfera está un poco más hinchada”, añadió Espinoza.

Fuente:

https://phys.org/news/2024-07-webb-eternal-sunrises-sunsets-distant.html