https://www.nasa.gov/feature/goddard/2017/nasa-study-finds-unexpectedly-primitive-atmosphere-around-warm-neptune a vuelo
13.05.17.- Un estudio que combina observaciones de los telescopios espaciales Hubble y Spitzer de la NAA ha revelado que el lejano planeta HAT-P-26b posee una atmósfera primitiva compuesta casi por competo de hidrógeno y helio. Situado a 437 años luz de distancia, HAT-P-26b orbita una estrellas que es el doble de vieja que el Sol.
El análisis es uno de los estudios más detallados hasta la fecha de un “Neptuno cálido,” un planeta que tiene el tamaño de Neptuno y se encuentra cerca de su estrella. Los investigadores determinaron que la atmósfera de HAT-P-26b está relativamente libre de nubes y posee una fuerte indicación de agua, aunque el planeta no sea un mundo de agua. Se trata de la mejor medición hasta la fecha de agua en un exoplaneta de este tamaño.
El descubrimiento de una atmósfera con esta composición en este exoplaneta tiene consecuencias sobre lo que piensan los científicos acerca del nacimiento y desarrollo de los sistemas planetarios. Comparado con Neptuno y Urano, los planetas de nuestro Sistema Solar con una masa similar, HAT-P-26b probablemente se formó más cerca de su estrella nodriza o más tarde en el desarrollo de su sistema planetario, o ambos.
“Los astrónomos han comenzado a investigar las atmósferas de estos distantes planetas con la masa de Neptuno, y casi de inmediato, hemos encontrado un ejemplo que va en contra de la tendencia de nuestro sistema solar”, dijo Hannah Wakeford, investigador postdoctoral en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, y autor principal del estudio publicado el 12 Mayo de 2017 en la revista Science. “Este tipo de resultado inesperado es la razón por que realmente me gusta explorar las atmósferas de planetas alienígenas.”
Para estudiar la atmósfera de HAT-P-26b, los investigadores utilizaron datos de tránsitos - cuando el planeta pasa por delante de su estrella anfitriona. Durante un tránsito, una fracción de la luz estelar se filtra a través de la atmósfera del planeta, que absorbe algunas longitudes de onda de la luz, pero no otras. Observando cómo las firmas de luz de las estrellas cambian como resultado de este filtrado, los investigadores pueden trabajar hacia atrás para averiguar la composición química de la atmósfera.
En este caso, el equipo agrupó los datos de cuatro tránsitos medidos por el Hubble y dos vistos por Spitzer. Juntas, estas observaciones cubrieron una amplia gama de longitudes de onda de la luz amarilla a través de la región del infrarrojo cercano.
Como el estudio proporcionó una medida precisa del agua, los investigadores han podido utilizarla para estimar lo rico que es el planeta en elementos “metálicos”, es decir, más pesados que el hidrógeno y el helio, lo que a su vez indica cómo se formó el planeta.
Para comparar los planetas por sus metalicidades, los científicos utilizan el Sol como un punto de referencia, casi como describir cuánto bebidas tienen cafeína comparándolas con una taza de café. Júpiter tiene una metalicidad alrededor de 2 a 5 veces la del Sol. La de Saturno es aproximadamente 10 veces más que la del Sol. Estos valores relativamente bajos significan que los dos gigantes de gas están compuestos casi por completo de hidrógeno y helio.
Los gigantes de hielo Neptuno y Urano son más pequeños que los gigantes de gas pero más ricos en elementos más pesados, con metalicidades de alrededor de 100 veces la del Sol. Por lo tanto, para los cuatro planetas exteriores de nuestro sistema solar, la tendencia es que las metalicidades son más bajas para los planetas más grandes.
Los científicos creen que esto sucedió porque, cuando el sistema solar fue tomando forma, Neptuno y Urano se formaron en una región hacia las afueras de un enorme disco de polvo, gas y escombros que se arremolinaba alrededor del sol inmaduro. Resumiendo el complicado proceso de formación planetaria en pocas palabras: Neptuno y Urano habrían sido bombardeados con un montón de escombros helados que eran ricos en elementos más pesados. Júpiter y Saturno, que se formaron en una parte más caliente del disco, se habrían encontrado con menos de los restos helados.
Dos planetas más allá de nuestro sistema solar también se ajustan a esta tendencia. Uno de ellos es el planeta con la masa de Neptuno HAT-P-11b. El otro es WASP-43b, un gigante de gas dos veces más masivo que Júpiter.
Pero Wakeford y sus colegas descubrieron que HAT-P-26b rompe esa tendencia. Determinaron que su metalicidad es de sólo 4,8 veces la del Sol, mucho más cercano al valor de Júpiter que de Neptuno.
“Este análisis demuestra que hay mucha más diversidad en las atmósferas de estos exoplanetas de lo que esperábamos, lo que nos da una idea de cómo los planetas pueden formarse y evolucionar de manera diferente en nuestro sistema solar”, dijo David K. Sing de la Universidad de Exeter y segundo autor del artículo.
La atmósfera de un lejano “Neptuno cálido” HAT-P-26b, ilustrado aquí, es inesperadamente primitiva, compuesta principalmente por hidrógeno y helio. Image Credit: NASA/GSFC
ENGLISH VERSION:
NASA Study Finds Unexpectedly Primitive Atmosphere Around ‘Warm Neptune’
The atmosphere of the distant “warm Neptune” HAT-P-26b, illustrated here, is unexpectedly primitive, composed primarily of hydrogen and helium. By combining observations from NASA’s Hubble and Spitzer space telescopes, researchers determined that, unlike Neptune and Uranus, the exoplanet has relatively low metallicity, an indication of the how rich the planet is in all elements heavier than hydrogen and helium.
Credits: NASA/GSFC
A study combining observations from NASA’s Hubble and Spitzer space telescopes reveals that the distant planet HAT-P-26b has a primitive atmosphere composed almost entirely of hydrogen and helium. Located about 437 light years away, HAT-P-26b orbits a star roughly twice as old as the sun.
The analysis is one of the most detailed studies to date of a “warm Neptune,” or a planet that is Neptune-sized and close to its star. The researchers determined that HAT-P-26b’s atmosphere is relatively clear of clouds and has a strong water signature, although the planet is not a water world. This is the best measurement of water to date on an exoplanet of this size.
The discovery of an atmosphere with this composition on this exoplanet has implications for how scientists think about the birth and development of planetary systems. Compared to Neptune and Uranus, the planets in our solar system with about the same mass, HAT-P-26b likely formed either closer to its host star or later in the development of its planetary system, or both.
“Astronomers have just begun to investigate the atmospheres of these distant Neptune-mass planets, and almost right away, we found an example that goes against the trend in our solar system,” said Hannah Wakeford, a postdoctoral researcher at NASA’s Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, and lead author of the study published in the May 12, 2017, issue of Science. “This kind of unexpected result is why I really love exploring the atmospheres of alien planets.”
To study HAT-P-26b’s atmosphere, the researchers used data from transits— occasions when the planet passed in front of its host star. During a transit, a fraction of the starlight gets filtered through the planet’s atmosphere, which absorbs some wavelengths of light but not others. By looking at how the signatures of the starlight change as a result of this filtering, researchers can work backward to figure out the chemical composition of the atmosphere.
In this case, the team pooled data from four transits measured by Hubble and two seen by Spitzer. Together, those observations covered a wide range of wavelengths from yellow light through the near-infrared region.
“To have so much information about a warm Neptune is still rare, so analyzing these data sets simultaneously is an achievement in and of itself,” said co-author Tiffany Kataria of NASA's Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, California.
Because the study provided a precise measurement of water, the researchers were able to use the water signature to estimate HAT-P-26b’s metallicity. Astronomers calculate the metallicity, an indication of how rich the planet is in all elements heavier than hydrogen and helium, because it gives them clues about how a planet formed.
To compare planets by their metallicities, scientists use the sun as a point of reference, almost like describing how much caffeine beverages have by comparing them to a cup of coffee. Jupiter has a metallicity about 2 to 5 times that of the sun. For Saturn, it’s about 10 times as much as the sun. These relatively low values mean that the two gas giants are made almost entirely of hydrogen and helium.
The ice giants Neptune and Uranus are smaller than the gas giants but richer in the heavier elements, with metallicities of about 100 times that of the sun. So, for the four outer planets in our solar system, the trend is that the metallicities are lower for the bigger planets.
Scientists think this happened because, as the solar system was taking shape, Neptune and Uranus formed in a region toward the outskirts of the enormous disk of dust, gas and debris that swirled around the immature sun. Summing up the complicated process of planetary formation in a nutshell: Neptune and Uranus would have been bombarded with a lot of icy debris that was rich in heavier elements. Jupiter and Saturn, which formed in a warmer part of the disk, would have encountered less of the icy debris.
Two planets beyond our solar system also fit this trend. One is the Neptune-mass planet HAT-P-11b. The other is WASP-43b, a gas giant twice as massive as Jupiter.
But Wakeford and her colleagues found that HAT-P-26b bucks the trend. They determined its metallicity is only about 4.8 times that of the sun, much closer to the value for Jupiter than for Neptune.
“This analysis shows that there is a lot more diversity in the atmospheres of these exoplanets than we were expecting, which is providing insight into how planets can form and evolve differently than in our solar system,” said David K. Sing of the University of Exeter and the second author of the paper. “I would say that has been a theme in the studies of exoplanets: Researchers keep finding surprising diversity.”
The Hubble Space Telescope is a project of international cooperation between NASA and ESA (European Space Agency). NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, manages the telescope. The Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore conducts Hubble science operations. STScI is operated for NASA by the Association of Universities for Research in Astronomy, Inc., in Washington.
NASA's Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, California, manages the Spitzer Space Telescope for NASA's Science Mission Directorate, Washington. Science operations are conducted at the Spitzer Science Center at Caltech in Pasadena. Spacecraft operations are based at Lockheed Martin Space Systems Company, Littleton, Colorado. Data are archived at the Infrared Science Archive housed at the Infrared Processing and Analysis Center at Caltech. Caltech manages JPL for NASA.
For more information about Spitzer, visit:
For images and more information about Hubble, visit:
http://www.nasa.gov/hubble
Elizabeth Zubritsky/Nancy Neal-Jones
NASA's Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md.
Elizabeth Landau
Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Calif.
Last Updated: May 12, 2017
Editor: Karl Hille
NASA
Guillermo Gonzalo Sánchez Achutegui
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