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Articulo de referencia

HD 189733 b

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Coordenadas : 20 h 00 m 43,7133 s , +22° 42′ 39,07″Mapa del cielo

HD 189733 b es un exoplaneta en la constelación de Vulpecula, aproximadamente a 64,5 años luz (19,8 pársecs ) de distancia [ 7 ] del Sistema Solar . Astrónomos franceses descubrieron el planeta orbitando la estrella HD 189733 el 5 de octubre de 2005, al observar su tránsito a través de la superficie de la estrella. [ 1 ] Con una masa un 11,2 % mayor que la de Júpiter y un radio un 11,4 % mayor, HD 189733 b orbita su estrella anfitriona una vez cada 2,2 días a una velocidad orbital de 152,0 kilómetros por segundo (340 000 millas por hora) , lo que lo convierte en un Júpiter caliente con escasas perspectivas de vida extraterrestre . [ 2 ]

HD 189733 b, el Júpiter caliente en tránsito más cercano a la Tierra, ha sido objeto de una observación atmosférica detallada. Los científicos lo han estudiado con instrumentos de alta y baja resolución, tanto desde tierra como desde el espacio. [ 8 ] Los investigadores han descubierto que el clima del planeta incluye lluvia de vidrio fundido. HD 189733 b fue también el primer exoplaneta en tener su mapa térmico construido, [ 9 ] [ 10 ] posiblemente detectado a través de polarimetría , [ 11 ] su color general determinado (azul profundo), [ 11 ] [ 3 ] su tránsito visto en el espectro de rayos X, y en tener dióxido de carbono confirmado como presente en su atmósfera.

En julio de 2014, la NASA anunció el descubrimiento de atmósferas muy secas en tres exoplanetas que orbitaban estrellas similares al Sol: HD 189733 b, HD 209458 b y WASP-12b . [ 12 ]

Detección y descubrimiento

Espectroscopia de tránsito y Doppler

El espectro infrarrojo de HD 189733 b
Un mapa de temperatura global de HD 189733 b
El color azul del planeta se reveló mediante polarimetría. [ 11 ]

El 6 de octubre de 2005, un equipo de astrónomos anunció el descubrimiento del planeta en tránsito HD 189733 b. El planeta fue detectado mediante espectroscopia Doppler . Las mediciones de velocidad radial en tiempo real detectaron el efecto Rossiter-McLaughlin causado por el paso del planeta frente a su estrella antes de que las mediciones fotométricas confirmaran que el planeta estaba en tránsito. [ 1 ] En 2006, un equipo liderado por Drake Deming anunció la detección de una fuerte emisión térmica infrarroja del exoplaneta en tránsito HD 189733 b, midiendo el decremento de flujo (disminución de la luz total) durante su prominente eclipse secundario (cuando el planeta pasa detrás de la estrella).

Se estima que la masa del planeta es un 16% mayor que la de Júpiter , y que completa una órbita alrededor de su estrella anfitriona cada 2,2 días con una velocidad orbital de 152,5 kilómetros por segundo (341.000 mph) . 

espectro infrarrojo

El 21 de febrero de 2007, la NASA anunció que el Telescopio Espacial Spitzer había medido espectros detallados de HD 189733 b y HD 209458 b . [ 13 ] El anuncio coincidió con la publicación de un nuevo número de Nature que contenía la primera publicación sobre la observación espectroscópica del otro exoplaneta, HD 209458 b. Se presentó un artículo que fue publicado por Astrophysical Journal Letters . Las observaciones espectroscópicas de HD 189733 b fueron dirigidas por Carl Grillmair del Centro Científico Spitzer de la NASA .

Color visible

En 2008, un equipo de astrofísicos pareció detectar y monitorear la luz visible del planeta usando polarimetría , lo que habría sido el primer éxito de este tipo. [ 14 ] Este resultado pareció ser confirmado y refinado por el mismo equipo en 2011. [ 11 ] Encontraron que el albedo del planeta es significativamente mayor en luz azul que en roja, muy probablemente debido a la dispersión de Rayleigh y la absorción molecular en el rojo. [ 11 ] El color azul del planeta fue posteriormente confirmado en 2013, [ 3 ] [ 15 ] lo que habría convertido a HD 189733 en el primer planeta cuyo color general fue determinado por dos técnicas diferentes. Las mediciones en luz polarizada han sido desde entonces cuestionadas por dos equipos separados que usan polarímetros más sensibles, [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] con límites superiores de la señal polarimétrica proporcionados en ellos.

El rico color azul cobalto [ 19 ] [ 20 ] de HD 189733 b puede ser el resultado de la dispersión de Rayleigh . A mediados de enero de 2008, la observación espectral durante el tránsito del planeta usando ese modelo encontró que si existe hidrógeno molecular , tendría una presión atmosférica de 410 ± 30 mbar de 0,1564 radios solares. El modelo de aproximación de Mie también encontró que hay un posible condensado en su atmósfera, silicato de magnesio (MgSiO 3 ) con un tamaño de partícula de aproximadamente 10 −2 a 10 −1 μm. Usando ambos modelos, la temperatura del planeta estaría entre 1340 y 1540 K. [ 21 ] El efecto Rayleigh se confirma en otros modelos, [ 22 ] y por la aparente falta de una estratosfera más fría y sombreada debajo de su atmósfera exterior. En la región visible del espectro, gracias a sus elevadas secciones transversales de absorción, se pueden investigar el sodio y el potasio atómicos. Por ejemplo, utilizando el espectrógrafo UVES de alta resolución del Very Large Telescope , se ha detectado sodio en esta atmósfera y se han investigado otras características físicas de la misma, como la temperatura. [ 8 ]

espectro de rayos X

En julio de 2013, la NASA informó de las primeras observaciones de un tránsito planetario estudiado en el espectro de rayos X. Se descubrió que la atmósfera del planeta bloquea tres veces más rayos X que luz visible. [ 23 ]

Evaporación

Vídeo breve narrado sobre la evaporación de la atmósfera de HD 189733 b.

En marzo de 2010, las observaciones de tránsito mediante HI Lyman-alfa revelaron que este planeta se está evaporando a una tasa de 1 a 100 gigagramos por segundo. Esta indicación se obtuvo al detectar la exosfera extendida de hidrógeno atómico. HD 189733 b es el segundo planeta, después de HD 209458 b, en el que se ha detectado evaporación atmosférica. [ 24 ]

Características físicas

Este planeta exhibe una de las mayores profundidades de tránsito fotométrico (cantidad de luz de la estrella madre bloqueada) de los planetas extrasolares observados hasta ahora, aproximadamente un 3%. La longitud aparente del nodo ascendente de su órbita es de 16 grados +/− 8 con respecto al norte-sur en nuestro cielo. Él y HD 209458 b fueron los dos primeros planetas en ser observados espectroscópicamente de forma directa. [ 13 ] Las estrellas madre de estos dos planetas son las estrellas anfitrionas de planetas en tránsito más brillantes, por lo que estos planetas continuarán recibiendo la mayor atención de los astrónomos. Como la mayoría de los Júpiter calientes, se cree que este planeta está en rotación síncrona con su estrella madre, lo que significa que tiene un día y una noche permanentes.

El planeta no es achatado y no tiene ni satélites con un radio mayor a 0,8 veces el de la Tierra ni un sistema de anillos como el de Saturno. [ 25 ]

El equipo internacional dirigido por Svetlana Berdyugina de la Universidad Tecnológica de Zúrich, utilizando el telescopio sueco KVA de 60 centímetros, ubicado en España, pudo observar directamente la luz polarizada reflejada por el planeta. La polarización indica que la atmósfera dispersora es considerablemente mayor (> 30%) que el cuerpo opaco del planeta visto durante los tránsitos. [ 26 ]

La atmósfera se predijo inicialmente como de "clase pL", carente de una estratosfera de inversión de temperatura ; como las enanas L que carecen de óxidos de titanio y vanadio. [ 27 ] Las mediciones de seguimiento, probadas contra un modelo estratosférico, arrojaron resultados no concluyentes. [ 28 ] Los condensados ​​atmosféricos forman una neblina a 1000 kilómetros (620 mi) sobre la superficie, vista en el infrarrojo. Una puesta de sol vista desde esa superficie sería roja. [ 29 ] Tinetti 2007 predijo señales de sodio y potasio. Inicialmente oscurecido por la neblina de condensados, el sodio finalmente se observó en una concentración tres veces mayor que la capa de sodio de HD 209458 b . [ 30 ] El potasio también se detectó en 2020, aunque en concentraciones significativamente menores. [ 31 ] HD 189733 es también el primer planeta extrasolar confirmado que tiene dióxido de carbono en su atmósfera. [ 32 ] En 2024, se detectó sulfuro de hidrógeno en la atmósfera de HD 189733 b, [ 33 ] y un análisis diferente también identificó litio y sodio en la atmósfera. [ 34 ] [ 35 ] 

Mapa del planeta

Representación artística de HD 189733 b tras la confirmación en 2013 del color azul del planeta por el Telescopio Espacial Hubble . Se desconoce el aspecto de HD 189733 b más allá del color azul.

En 2007, el Telescopio Espacial Spitzer se utilizó para mapear las emisiones de temperatura del planeta. El sistema planetario y estelar se observó durante 33 horas consecutivas, comenzando cuando solo el lado nocturno del planeta era visible. A lo largo de la mitad de la órbita del planeta, se fue observando cada vez más el lado diurno. Se descubrió un rango de temperatura de 973 ± 33 K a 1212 ± 11 K, lo que indica que la energía absorbida de la estrella madre se distribuye de manera bastante uniforme a través de la atmósfera del planeta. La región de temperatura máxima se encontraba desplazada 30 grados al este del punto subestelar, como predijeron los modelos teóricos de Júpiter calientes que tienen en cuenta un mecanismo parametrizado de redistribución día-noche. [ 9 ]

Representación artística de HD 189733 b que muestra la rápida evaporación de la atmósfera.

Científicos de la Universidad de Warwick determinaron que HD 189733 b tiene vientos de hasta 8700 km/h (5400 mph) que soplan desde el lado diurno hacia el lado nocturno. [ 36 ] La NASA publicó un mapa de brillo de la temperatura superficial de HD 189733 b; es el primer mapa jamás publicado de un planeta extrasolar. [ 37 ]  

vapor de agua, oxígeno y compuestos orgánicos

El 11 de julio de 2007, un equipo liderado por Giovanna Tinetti publicó los resultados de sus observaciones utilizando el Telescopio Espacial Spitzer, concluyendo que hay evidencia sólida de cantidades significativas de vapor de agua en la atmósfera del planeta. [ 38 ] Observaciones de seguimiento realizadas utilizando el Telescopio Espacial Hubble confirman la presencia de vapor de agua, oxígeno neutro y también el compuesto orgánico metano . [ 22 ] [ 39 ] [ 40 ] Posteriormente, las observaciones del Very Large Telescope también detectaron la presencia de monóxido de carbono en el lado diurno del planeta. [ 41 ] Actualmente se desconoce cómo se originó el metano, ya que la alta temperatura del planeta de 700 °C debería causar que el agua y el metano reaccionen, reemplazando la atmósfera con monóxido de carbono. [ 39 ] [ 42 ] No obstante, la presencia de aproximadamente 0,004% de fracción de vapor de agua en volumen en la atmósfera de HD 189733 b fue confirmada con espectros de emisión de alta resolución tomados en 2021. [ 43 ]

Cartel de película de terror del Programa de Exploración de Exoplanetas de la NASA para HD 189733 b [ 44 ]

Evolución

Durante el tránsito, el sistema también exhibe claramente el efecto Rossiter-McLaughlin , un desplazamiento en las líneas espectrales fotosféricas causado por la ocultación de una parte de la superficie estelar en rotación por parte del planeta. Debido a su gran masa y órbita cercana, la estrella madre tiene una semi-amplitud (K) muy grande , la "oscilación" en la velocidad radial de la estrella , de 205  m/s. [ 45 ]

El efecto Rossiter-McLaughlin permite medir el ángulo entre el plano orbital del planeta y el plano ecuatorial de la estrella. Estos están bien alineados, [ 46 ] desalineación igual a -0,5 ± 0,4 °. [ 47 ] Por analogía con HD 149026 b , la formación del planeta fue pacífica y probablemente implicó interacciones con el disco protoplanetario . Un ángulo mucho mayor habría sugerido una interacción violenta con otros protoplanetas.

Comparación de exoplanetas tipo " Júpiter caliente " (concepto artístico).
De arriba a la izquierda a abajo a la derecha: WASP-12b , WASP-6b , WASP-31b , WASP-39b , HD 189733 b , HAT-P-12b , WASP-17b , WASP-19b , HAT-P-1b y HD 209458 b .

Controversia sobre la interacción estrella-planeta

En 2008, un equipo de astrónomos describió por primera vez cómo, cuando el exoplaneta que orbita HD 189733 A alcanza un punto determinado de su órbita, provoca un aumento de las llamaradas estelares . En 2010, otro equipo descubrió que, cada vez que observaban el exoplaneta en una posición específica de su órbita, también detectaban llamaradas de rayos X. Desde el año 2000, la investigación teórica sugería que un exoplaneta muy cercano a la estrella que orbita podría provocar un aumento de las llamaradas debido a la interacción de sus campos magnéticos o a las fuerzas de marea . En 2019, los astrónomos analizaron datos del Observatorio de Arecibo , el MOST y el Telescopio Fotoeléctrico Automatizado, además de observaciones históricas de la estrella en longitudes de onda de radio, ópticas, ultravioletas y de rayos X, para examinar estas afirmaciones. Descubrieron que las afirmaciones anteriores eran exageradas y que la estrella anfitriona no presentaba muchas de las características de brillo y espectrales asociadas con las llamaradas estelares y las regiones activas solares , incluidas las manchas solares. Su análisis estadístico también encontró que se observan muchos destellos estelares independientemente de la posición del exoplaneta, refutando así las afirmaciones anteriores. Los campos magnéticos de la estrella anfitriona y el exoplaneta no interactúan, y ya no se cree que este sistema tenga una "interacción estrella-planeta". [ 48 ] Algunos investigadores también habían sugerido que HD 189733 acumula, o extrae, gas de su exoplaneta en órbita a una tasa similar a la que se encuentra alrededor de protoestrellas jóvenes en sistemas estelares T Tauri . Un análisis posterior demostró que se acumuló muy poco gas, o ninguno, del compañero "Júpiter caliente". [ 49 ]

Posibles exolunas

Algunos estudios han propuesto exolunas candidatas alrededor de HD 189733 b. Un estudio de 2014 propuso una luna basándose en el estudio de aumentos y disminuciones periódicas en la luz emitida por HD 189733 b. Esta luna estaría fuera de la esfera de Hill del planeta , lo que hace improbable su existencia. [ 50 ] Dos estudios del mismo equipo en 2019 y 2020 propusieron candidatos a exo -Io alrededor de varios Júpiter calientes, incluidos HD 189733 b y WASP-49b , basándose en sodio [ 51 ] y potasio detectados , [ 52 ] consistentes con exolunas en evaporación y/o su correspondiente toro de gas . [ 53 ] [ 54 ] Un estudio de seguimiento en 2022 no encontró evidencia de una exoluna alrededor de HD 189733 b. [ 55 ]

Véase también

Referencias

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