Nepturo de óxido de
titanio durante la noche deja a Dayside sin nubes y más fresco
Los viajeros a la parte nocturna del
exoplaneta Kepler-13Ab deben empacar un paraguas porque serán arropados con
precipitación. Pero no es el tipo de precipitación acuosa que cae en la
Tierra. En este mundo extraño, la precipitación está en forma de protector
solar.
Irónicamente, el protector solar (óxido de
titanio) no es necesario en este lado del planeta porque nunca recibe la luz
del sol. Pero embotellar algo de protección contra la luz del sol es una
buena idea si los viajeros planean visitar el día ardiente y permanente, que
siempre enfrenta a su estrella. Claro que los visitantes no encontrarán
ningún protector solar que se necesite con urgencia en esta parte del planeta.
Los astrónomos no detectaron el óxido de
titanio directamente. Utilizaron Hubble para encontrar que la temperatura
atmosférica se hace cada vez más fría con la altitud en Kepler-13Ab, que era
contraria a lo que esperaban. Si el óxido de titanio estuviera en la
atmósfera diurna, absorbería la luz y calentaría la atmósfera superior. En
cambio, los fuertes vientos llevan el óxido de titanio al lado permanentemente
oscuro del planeta donde se condensa para formar nubes y
precipitaciones. La aplastante gravedad del planeta arrastra todo el óxido
de titanio tan abajo que no puede reciclarse a la atmósfera superior durante el
día.
Las observaciones de Hubble representan la
primera vez que los astrónomos han detectado este proceso de precipitación,
llamado "trampa fría", en un exoplaneta.
Kepler-13Ab es uno de los planetas más
conocidos, con una temperatura cercana a los 5.000 grados Fahrenheit. El
sistema Kepler-13 reside a 1.730 años luz de la Tierra.
La historia completa
El Telescopio Espacial Hubble de la NASA ha
encontrado un planeta caluroso y abrasador fuera de nuestro sistema solar donde
"nieva" el protector solar. El problema es que la precipitación
con protector solar (óxido de titanio) solo ocurre en el lado nocturno
permanente del planeta. Cualquier posible visitante al exoplaneta, llamado
Kepler-13Ab, necesitaría embotellar un poco de ese protector solar, porque no
lo encontrarán en el lado ardiente y diurno, que siempre enfrenta a su estrella
anfitriona.
Los astrónomos del Hubble sugieren que los
poderosos vientos llevan el óxido de titanio hacia el lado más frío de la
noche, donde se condensa en escamas cristalinas, forma nubes y se precipita en
forma de nieve. La fuerte gravedad superficial de Kepler-13Ab, seis veces
mayor que la de Júpiter, saca la nieve de óxido de titanio de la atmósfera superior
y la atrapa en la atmósfera inferior.
Los astrónomos que usan Hubble no buscaron
específicamente el óxido de titanio. En su lugar, observaron que la
atmósfera del planeta gigante es más fría a mayor altura, lo que es contrario a
lo esperado. Este hallazgo llevó a los investigadores a concluir que una
forma gaseosa absorbente de la luz de óxido de titanio, comúnmente encontrada
en esta clase de planeta gigante gaseoso, conocido como "Júpiter
caliente", se ha eliminado de la atmósfera del lado diurno.
Las observaciones de Hubble representan la
primera vez que los astrónomos han detectado este proceso de precipitación,
llamado "trampa fría", en un exoplaneta.
Sin el gas de óxido de titanio para
absorber la luz de las estrellas entrantes en el lado diurno, la temperatura
atmosférica se vuelve más fría a medida que aumenta la
altitud. Normalmente, el óxido de titanio en las atmósferas de los Júpiter
calientes absorbe la luz y la vuelve a irradiar en forma de calor, haciendo que
la atmósfera se vuelva más cálida a mayores altitudes.
Este tipo de observaciones proporcionan
información sobre la complejidad del clima y la composición atmosférica en los
exoplanetas, y pueden ser aplicables algún día para analizar la capacidad de
habitabilidad de los planetas del tamaño de la Tierra.
"En muchos sentidos, los estudios
atmosféricos que estamos realizando en los Júpiter calientes ahora son análisis
de cómo vamos a realizar estudios atmosféricos en planetas terrestres similares
a la Tierra", dijo el investigador principal Thomas Beatty de la
Universidad Estatal de Pensilvania en University Park. "Los Júpiter
calientes nos proporcionan las mejores vistas de cómo son los climas en otros
mundos. Comprender las atmósferas de estos planetas y cómo funcionan, lo cual
no se entiende en detalle, nos ayudará cuando estudiemos estos planetas más
pequeños que son más difíciles de ver, y tienen características más complicadas
en sus atmósferas ".
El equipo de Beatty seleccionó Kepler-13Ab
porque es uno de los exoplanetas conocidos más calientes, con una temperatura
diurna de casi 5.000 grados Fahrenheit. Las observaciones anteriores de
otros Júpiter calientes han revelado que las atmósferas superiores aumentan la
temperatura. Incluso a temperaturas mucho más frías, la mayoría de los
gigantes gaseosos de nuestro sistema solar también exhiben este fenómeno.
Kepler-13Ab está tan cerca de su estrella
madre que está bloqueado por mareas. Un lado del planeta siempre se
enfrenta a la estrella; el otro lado está en permanente
oscuridad. (Del mismo modo, nuestra luna está bloqueada a la Tierra, solo
un hemisferio es permanentemente visible desde la Tierra).
Las observaciones confirman una teoría de
hace varios años de que este tipo de precipitación podría ocurrir en planetas
masivos y calientes con una poderosa gravedad.
"Es de suponer que este proceso de
precipitación está ocurriendo en la mayoría de los Júpiter calientes
observados, pero esos gigantes gaseosos tienen menor gravedad superficial que
Kepler-13Ab", explicó Beatty. "La nieve de óxido de titanio no cae
lo suficientemente lejos en esas atmósferas, y luego vuelve a ser barrida hacia
el lado diurno más caliente, se revaporiza y vuelve a un estado gaseoso".
Los investigadores utilizaron Wide Field
Camera 3 de Hubble para realizar observaciones espectroscópicas de la atmósfera
del exoplaneta en luz infrarroja cercana. Hubble hizo las observaciones
mientras el mundo distante viajaba detrás de su estrella, un evento llamado
eclipse secundario. Este tipo de eclipse produce información sobre la temperatura
de los constituyentes en la atmósfera del lado diurno del exoplaneta.
"Estas observaciones de Kepler-13Ab
nos dicen cómo se forman condensados y nubes en las atmósferas de los Júpiter
muy calientes, y cómo la gravedad afectará la composición de una atmósfera",
explicó Beatty. "Al mirar estos planetas, necesitas saber no solo qué
tan calientes están, sino cómo es su gravedad".
El sistema Kepler-13 reside a 1.730 años
luz de la Tierra.
