La idea de que nuestro sistema solar es representativo de otros sistemas solares no ha sobrevivido a la era del descubrimiento de Exoplanet.
Kepler y Tess nos han demostrado que nuestro sistema ni siquiera contiene el tipo de planeta más común: sub-neptunes. Estos planetas plantean un misterio para los científicos planetarios, y el JWST está ayudando a desentrañar el misterio.
Las subneptunes son exoplanetas con radios más grandes que la tierra pero radios más pequeños que Neptuno. La mayoría de los sub-neptunes tienen atmósferas nebulosas y son difíciles de observar.
Sin embargo, las capacidades de observación infrarroja del JWST están ayudando a los científicos exoplanet a comprender estos mundos ubicuos.
Los orígenes de estos planetas son misteriosos, y comprender por qué hay tantos de ellos es una investigación clave en la ciencia del exoplaneta. No solo son abundantes, sino que los astrónomos encontraron una estrella orbitada por seis de ellos.
La mayoría de las sub-neptunes se han encontrado orbitando pequeños y enanos M-dwarfs rojos. Sin embargo, uno de ellos, Toi-421b, está en órbita de una estrella de tipo G, una estrella muy similar a The Sun.
La temperatura del planeta es importante en esta investigación. Es varios cientos de grados Fahrenheit más altos que el umbral para las reacciones químicas que crean las sub-neptunas de neblina, lo que es conocido, por lo que es un objetivo deseable para el JWST.
Nueva investigación en Las cartas de la revista astrofísica presenta el resultado de las observaciones del JWST. Se titula “TO-421 B: un subnéptuno caliente con una atmósfera de peso molecular de bajo y bajo peso medio sin neblina.“
El autor principal es Brian Davenport del Departamento de Astronomía de la Universidad de Maryland. La coautora Eliza Kempton es del mismo departamento y es investigadora principal de la JWST.
“Había estado esperando toda mi carrera para Webb para que pudiéramos caracterizar de manera significativa las atmósferas de estos planetas más pequeños”, dijo Kempton.
“Al estudiar sus atmósferas, estamos comprendiendo mejor cómo se formaron y evolucionaron las sub-neptunes, y parte de eso es comprender por qué no existen en nuestro sistema solar”.
Los científicos están ansiosos por entender por qué no existen aquí porque la respuesta está relacionada con la forma en que se forman. Una de las cosas desconcertantes sobre la población de exoplanet es la “brecha de radio” o el “valle de radio”.
Hay una relativa escasez de planetas con tamaños entre los radios de aproximadamente 1.5 y 2.0 Earth, y los planetas tienden a ser super-tierras más pequeñas o subneptunes más grandes. Los planetas pueden formarse inicialmente en la brecha o el valle, pero pueden sufrir una pérdida atmosférica debido a la radiación estelar y convertirse en súper tierras.
Las subneptunas son difíciles de observar en comparación con otros tipos de exoplanetas. Antes del JWST, los astrónomos tenían escasa información sobre ellos. Las observaciones mostraron que tenían espectros de transmisión relativamente planos y sin características.
Eso significa que nada se destacó, y no había huellas digitales químicas visibles. Los astrónomos concluyeron que los planetas tenían bruma gruesa y nubes.
“Se sospecha mucho que la neblina fotoquímica es la culpa de los espectros apagados”, explicaron Kempton y sus co-investigación en su Propuesta de observación JWST.
“Se prevé que se formen tales novios en un rango de temperatura limitado, principalmente por debajo de 850 K. La implicación es que los planetas más calientes que esta temperatura de corte deben estar libres de peligros oscurecidos y deben presentar atmósferas claras que sean ideales para investigaciones atmosféricas.
“Con ese fin, proponemos obtener el espectro de transmisión de TOI421B, el sub-neptuno S/N más alto que está lo suficientemente caliente (TEQ ~ 1,000 K) para esperar condiciones libres de neblina”.
TO-421B, con su temperatura más alta de lo normal para un subneptuno, ofreció la oportunidad de ver mejor las sub-neptunas.
“¿Por qué observamos este planeta, Toi-421 B? Es porque pensamos que tal vez no tendría novios”, dijo Kempton. “Y la razón es que había algunos datos anteriores que implicaban que tal vez los planetas en un cierto rango de temperatura estaban menos envueltos por la nubes o las nubes que otros”.
El JWST llegó y entregó un espectro de la atmósfera del Exoplanet.
“Vimos características espectrales que atribuimos a varios gases, y eso nos permitió determinar la composición de la atmósfera”, dijo el autor principal Davenport, un doctorado de tercer año. Estudiante que realizó el análisis de datos primarios.
“Mientras que con muchas de las otras sub-neptunes que habían sido observadas previamente, sabemos que sus atmósferas están hechas de algo, pero la bruma está bloqueada”.
Los investigadores se sorprendieron al descubrir que los resultados del JWST sugirieron una atmósfera con una gran cantidad de hidrógeno.
“Recientemente habíamos envuelto nuestras mentes en torno a la idea de que esos primeros sub-neptunes observados por Webb tenían atmósferas de moléculas pesadas, por lo que se habían convertido en nuestra expectativa, y luego encontramos lo contrario”, dijo Kempton.
La implicación es que Toi-421 B puede haber formado y evolucionado de manera diferente a las subconeptunas más frías.
Los hallazgos del JWST muestran que la atmósfera de Toi-421 B imita la composición de su estrella.
“Si acaba de tomar el mismo gas que hizo la estrella del anfitrión, la dejó además de la atmósfera de un planeta y lo puso a la temperatura mucho más fría de este planeta, obtendrá la misma combinación de gases. Ese proceso está más en línea con los planetas gigantes en nuestro sistema solar, y es diferente de otras subneptunas que se han observado con Webb hasta ahora”, dijo Kempton.
En la conclusión de su artículo, los autores discuten las implicaciones de estos hallazgos. Los científicos de Exoplanet piensan que las subnéptunas y las súper a la tierra comienzan como núcleos rocosos que atraen atmósferas de hidrógeno de la nebulosa solar. La exposición a la radiación de sus estrellas funcionó para eliminar sus atmósferas, y la pérdida de masa impulsada por el núcleo también podría haber contribuido.
Los sub-neptunes tenían núcleos más masivos y se mantuvieron en sus atmósferas, mientras que las súper tierra no lo hicieron. Eso puede explicar el Valle Radius.
https://www.youtube.com/watch?v=muh2blhdayw FrameBorDer = “0 ″ PERTER =” Acelerómetro; Autoplay; portapapeles-escritura; Media encriptada; giroscopio; imagen en imagen; Web-SHARE “referRerPolicy =” Strict-Origin-when-Cross-Origin “PermishFullScreen>
“Estos hallazgos, junto con nuestro volumen inferido ~ 1 por ciento de fracción de masa H/él, implican que Toi-421 B alberga una atmósfera primordial, en línea con las predicciones de que el valle de Radius está formado por procesos de pérdida de masa”, escriben los autores en su conclusión.
“Las diferencias tentadoras entre las propiedades de la atmósfera de Toi-421 B y las de otras sub-neptunas observadas por JWST que orbitan estrellas enanas K y M tardías indican la necesidad de estudiar más objetos en esta clase”, escriben.
Estos resultados plantean preguntas claras: ¿Otras sub-neptunas calientes que orbitan estrellas similares al sol? ¿O Toi-421 BA es único, y son las poblaciones de Exoplanet solo diversas? Solo más observaciones pueden decirnos.
“Hemos desbloqueado una nueva forma de ver estas subconeptunes”, dijo Davenport.
“Estos planetas de alta temperatura son susceptibles de caracterización. Por lo tanto, al observar las sub-neptunes de esta temperatura, es más probable que aceleremos nuestra capacidad de aprender sobre estos planetas”.
Este artículo fue publicado originalmente por Universo hoy. Leer el artículo original.