Hay planetas tan calientes que tienen atmósfera de estrella

Una categoría de exoplanetas clasificada como Júpiter ultracalientes, muestra en el lado que enfrentan permanentemente a su sol condiciones atmosféricas más propias de una estrella.

"Interpretar los espectros de los más calientes de estos planetas similares a Júpiter ha representado un rompecabezas espinoso para los investigadores durante años", dijo el astrofísico de la Universidad Estatal de Arizona Michael Line, que ha liberado una nueva investigación al respecto.

El mayor enigma es por qué el vapor de agua parece estar ausente de las atmósferas de estos mundos, cuando abunda en planetas similares pero ligeramente más fríos.

Según el nuevo estudio, los Júpiter ultracalientes poseen los ingredientes del agua (átomos de hidrógeno y oxígeno). Pero debido a la fuerte radiación en la cara diurna del planeta, las temperaturas allí son tan altas que las moléculas de agua se rompen por completo.

Con los Júpiter ultracalientes que orbitan extremadamente cerca de sus estrellas, un lado del planeta se enfrenta a la estrella perpetuamente, mientras que el lado nocturno se ve atrapado por la oscuridad sin fin.

Las temperaturas en el día oscilan entre 2.000 a 3.000 grados Celsius, clasificando a los Júpiter ultracalientres entre los exoplanetas más populares conocidos.

"Los días de estos mundos son hornos que se parecen más a una atmósfera estelar que a una atmósfera planetaria", dijo Vivien Parmentier, astrofísica de la Universidad de Aix Marseille en Francia y autora principal del nuevo estudio publicado en Astronomy and Astrophysics. "De esta forma, con los Júpiter ultracalientes estiramos lo que creemos que deberían ser los planetas".

Mientras telescopios como Spitzer y Hubble pueden recopilar cierta información sobre los días de los Júpiter ultracalientes, sus noches son difíciles de detectar para los instrumentos actuales.

El nuevo documento propone un modelo de lo que podría estar sucediendo tanto en el lado iluminado como en el oscuro de estos planetas. El modelo se basa principalmente en observaciones y análisis de tres estudios recientemente publicados, en colaboración con Parmentier, Line y otros, que se centran en tres mundos de este tipo: WASP-103b, WASP-18b y HAT-P-7b.

El nuevo estudio sugiere que los vientos feroces impulsados por la calefacción pueden explotar las moléculas de agua desgarradas en los hemisferios de la noche fría de los planetas. Allí, los átomos pueden recombinarse en moléculas y condensarse en nubes, todo antes de regresar al lado del día para desgarrarse nuevamente.

Los Júpiter calientes fueron el primer tipo de exoplaneta ampliamente descubierto, que comenzó a mediados de la década de 1990.

El agua ha demostrado ser común en sus atmósferas y, por lo tanto, cuando se comenzaron a encontrar los Júpiter ultracalientes, los astrónomos esperaban que también mostraran agua en sus atmósferas. Pero el agua resultó ser algo que faltaba en sus lados diurnos fácilmente observables, lo que hizo que los teóricos buscaran composiciones alternativas, incluso exóticas.

Una hipótesis ha sido que estos planetas se deben haber formado con niveles muy altos de carbono en lugar de oxígeno. Sin embargo, esta idea no pudo explicar los rastros de agua que a veces se detectan en el límite del lado nocturno junto al lado nocturno.

Para romper el atasco, el equipo de investigación siguió el ejemplo de modelos físicos bien establecidos de atmósferas estelares, así como de "estrellas fallidas", conocidas como enanas marrones, cuyas propiedades se superponen un tanto con los Júpiter calientes y ultraplanos.

"Insatisfecho con las composiciones extremas, pensamos más sobre el problema", dijo Line. "Luego nos dimos cuenta de que a muchas interpretaciones anteriores les faltaba alguna física y química clave que ocurre a estas temperaturas ultrapura".

El equipo adaptó un modelo de enana marrón desarrollado por Mark Marley, uno de los coautores del artículo y un científico investigador en el Centro de Investigación Ames de la NASA en Silicon Valley, California, para el caso de los Júpiter ultracalientes. Tratar sus atmósferas más como estrellas ardientes que los planetas convencionalmente más fríos ofreció una forma de dar sentido a las observaciones de Spitzer y Hubble.

"Con estos estudios, estamos aportando parte del conocimiento centenario adquirido al estudiar la astrofísica de las estrellas, al nuevo campo de investigación de las atmósferas exoplanetarias", dijo Parmentier.