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Astrónomos descubren fuga de gas rico en metales en el Júpiter Caliente WASP-121b


WASP-121b es aproximadamente dos veces más grande que Júpiter y 1.2 veces más masivo. Descubierto en 2016, el planeta se encuentra a 881 años luz de distancia en la constelación Puppis. Su atmósfera es tan caliente que metales como el hierro y el magnesio se están vaporizando y escapando de la atracción gravitacional del planeta.

Los Jupiteres calientes son gigantes gaseosos con un período orbital inferior a 10 días. El corto período significa que estos planetas están muy cerca de sus estrellas, generalmente a menos de 0.1 UA, una décima parte de la distancia entre la Tierra y el Sol.

Normalmente, incluso a esta distancia todavía son lo suficientemente fríos en el interior como para condensar metales en nubes. Pero ese no es el caso con WASP-121b, que está orbitando tan peligrosamente cerca de su estrella que su atmósfera superior alcanza una infernal temperatura de 4.600 grados Fahrenheit (equivalente a unos 2.538 grados Celsius), aproximadamente 10 veces mayor que la temperatura de cualquier atmósfera planetaria conocida.

El estudio
El Dr. David Sing de la Universidad Johns Hopkins y sus colegas utilizaron el Espectrógrafo de Imágenes del Telescopio Espacial (STIS) a bordo del Telescopio Espacial Hubble para buscar en la luz ultravioleta las firmas espectrales de magnesio y hierro, impresas en el filtro de luz estelar a través de la atmósfera de WASP-121b a medida que el planeta pasaba frente a, o transitaba, su estrella anfitriona.

"Los Jupiteres 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 el Dr. 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 ello. Es un mecanismo muy eficiente para la pérdida de masa".

Se han visto metales pesados ​​en otros Jupiteres calientes antes, pero solo en la atmósfera inferior. Así que no se sabe si esos metales pesados se están escapando o no. Con WASP-121b, vemos magnesio y gas de hierro tan lejos del planeta que no están unidos gravitacionalmente.

La luz ultravioleta de su estrella anfitriona, que es más brillante y más caliente que el Sol, calienta la atmósfera superior del planeta y ayuda a que se escape el gas. Además, el escape de gas de magnesio y hierro puede contribuir al incremento de temperatura. Estos metales harán que la atmósfera sea más opaca en luz ultra violeta, lo que podría estar contribuyendo al calentamiento de la atmósfera superior.

El planeta ultra caliente está tan cerca de su estrella que está a punto de ser destrozado por la enorme gravedad de la estrella. Esta abrasadora distancia significa que el planeta tiene forma de una pelota de fútbol estadounidense, debido a las colosales fuerzas de mareas gravitacionales.

"Elegimos este planeta porque es muy extremo", explicó el Dr. Sing.

“Pensamos que teníamos la oportunidad de ver escapar elementos pesados. Hace tanto calor y es tan favorable de poder observar, que es la mejor oportunidad para encontrar la presencia de metales pesados".

“Estábamos buscando principalmente magnesio, pero ha habido indicios de hierro en las atmósferas de otros exoplanetas. Sin embargo, fue una sorpresa verlo tan claramente en los datos, a tan grandes altitudes y tan lejos del planeta".

“Los metales pesados escapan, en parte, porque el planeta es muy grande y está tan hinchado que su gravedad es relativamente débil. Este es un planeta que está siendo despojado constantemente de su atmósfera".

Crédito de la imagen: NASA / ESA / J. Olmsted, STScI.

Referencia del documento científico:
David K. Sing et al. 2019. Programa PanCET del Telescopio Espacial Hubble: Mg ii y Fe ii exo-esférico en el espectro de transmisión casi ultravioleta de WASP-121b utilizando la decorrelación de Jitter. The Astronomical Journal, Volumen 158, Número 2; doi: 10.3847 / 1538-3881 / ab2986

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