Uno de los exoplanetas más cercanos a nosotros en la constelación de Cáncer, descubierto por primera vez en 2004, se ha convertido recientemente en el foco de los telescopios espaciales Hubble, Spitzer y los mayores observatorios terrestres. Gracias a nuevos instrumentos astronómicos y algoritmos de análisis de datos, ahora ha sido posible determinar la presencia y composición de su atmósfera. Para los exoplanetas de la clase "super-tierra", este trabajo se ha realizado por primera vez.
La estrella binaria 55 Cáncer ha atraído la atención durante mucho tiempo. Es visible en el cielo a simple vista, ya que se encuentra a tan solo 40,9 años luz de nosotros y tiene una luminosidad de 0,6 solares. La estrella principal de este sistema pertenece al mismo tipo espectral principal (GxV) que el Sol. Su masa también es cercana a la del Sol, y al menos cinco planetas giran a su alrededor. Cada uno de ellos fue detectado por espectroscopia Doppler. Luego, el descubrimiento de exoplanetas se confirmó con la ayuda de observaciones realizadas en los observatorios terrestres en órbita y más grandes.
Entre todos los exoplanetas descubiertos en una estrella similar al Sol, la mayor atención de los astrónomos ahora es atraída por 55 Cancer e. Es una super-tierra con un alto contenido de carbono. Con una masa de 8,37 tierras y un radio de 2,17 veces el de la tierra, deben crearse las condiciones en sus entrañas para la formación intensiva de diamantes. Según estimaciones primarias, su volumen total supera el tamaño de la Tierra. El interés adicional en el exoplaneta se debió al hecho de que los modelos matemáticos predijeron la presencia de una atmósfera densa con una alta probabilidad de contenido de vapor de agua.
El telescopio espacial Hubble (Imagen: nasa.gov).
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Durante mucho tiempo intentaron confirmar o desmentir estos datos, concretando los parámetros del planeta, su posible composición y origen. Desde 2014, se ha utilizado para ello el instrumento más avanzado del telescopio espacial Hubble, la cámara WFC3. Sin embargo, las observaciones en luz visible e infrarroja cercana permitieron determinar solo los tránsitos regulares de un exoplaneta en el contexto de la estrella madre, sin proporcionar nueva información.
Los investigadores contaron con la ayuda de la ubicación exitosa del exoplaneta 55 Cancer e. Dado que está 64 veces más cerca de su estrella que la Tierra del Sol, dura solo 18 horas al año y la superficie se calienta hasta 2000 K. Debido al fuerte calentamiento, brilla en el infrarrojo medio. La luminosidad infrarroja, rara en los planetas, permite estudiarla no solo mediante observaciones en el rango óptico, sino también mediante el aparato del telescopio orbital Spitzer.
El telescopio espacial Spitzer (Imagen: NASA / JPL-Caltech).
Los datos combinados recopilados por los telescopios espaciales Hubble y Spitzer y los observatorios terrestres han permitido a los investigadores del University College London juzgar la composición de la envoltura de gas del exoplaneta. Los métodos de análisis espectral de la composición química se utilizan ampliamente para estudiar las estrellas y la atmósfera de los planetas del sistema solar, pero para una super-Tierra distante, resultaron ser igualmente informativos por primera vez.
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Se encontraron grandes cantidades de hidrógeno y helio en la atmósfera del exoplaneta 55 Cáncer. Probablemente capturó estos elementos ligeros desde una nube de gas ionizado durante la formación del sol local. A pesar de todas las expectativas y cálculos preliminares, el vapor de agua en la atmósfera del exoplaneta aún no se ha detectado ni siquiera en cantidades mínimas.
Debido al intenso calentamiento de la estrella 55 Cancer A, la corteza de la super-Tierra se derrite constantemente durante el día y apenas tiene tiempo para enfriarse durante la noche. Con flujos de calor ascendentes, las partículas de carbono y sus compuestos, en su mayoría inorgánicos, ingresan constantemente a la atmósfera. En el curso de diversas reacciones, se forman principalmente óxidos, cianuro de hidrógeno (vapor de cianuro de hidrógeno) y acetileno. El predominio del monóxido de carbono sobre el dióxido de carbono indica una alta proporción de carbono a oxígeno. “La presencia de cianuro de hidrógeno y otras moléculas que hemos descubierto puede ser confirmada en unos años por las próximas generaciones de telescopios infrarrojos. En este caso, recibiremos nueva evidencia de que este planeta es extremadamente rico en carbono y, en general, muy inusual”, comentó uno de los autores del estudio, Jonathan Tennyson (Jonathan Tennyson).
Andrey Vasilkov
