Una nave espacial del tamaño de una caja de cereal ha recopilado mediciones precisas de las atmósferas de planetas grandes e hinchados conocidos como "Júpiter calientes". Los hallazgos, dirigidos por un equipo de investigadores de la Universidad de California, Berkeley, Boulder, ayudan a revelar cómo las atmósferas alrededor de estos planetas y muchos otros mundos escapan al espacio.
A pesar de su pequeño tamaño, la nave espacial CUTE de la NASA ha avanzado significativamente nuestra comprensión de los "Júpiter calientes", revelando una variedad de comportamientos atmosféricos que nos ayudan a comprender la evolución planetaria y al mismo tiempo brindan a los estudiantes experiencia práctica.
Estas observaciones son los primeros resultados de una nave espacial de la NASA que trabaja arduamente llamada Experimento de Tránsito Ultravioleta de Colorado (CUTE).
Kevin Francisco, el investigador principal de la misión, presentó los hallazgos del equipo en la reunión de 2023 de la Unión Geofísica Estadounidense en San Francisco.
Este dispositivo de 14 pulgadas de largo puede ser lindo, pero está repleto de descubrimientos científicos. Desde su lanzamiento en septiembre de 2021, CUTE ha apuntado su único telescopio ultravioleta a una serie de Júpiter calientes a aproximadamente cientos de años luz de la Tierra.
Los Júpiter calientes se encuentran entre los planetas más calientes y furiosos de la Vía Láctea. Como sugiere su nombre, son gigantes gaseosos como nuestro propio Júpiter. Sin embargo, estos planetas están mucho más cerca de sus estrellas madre y completan sus órbitas aproximadamente cada pocos días terrestres. En el proceso, la radiación estelar hornea a los Júpiter calientes a miles de grados Fahrenheit, y sus atmósferas se expanden a tamaños muy grandes, un poco como el pan que se calienta en un horno.
Los investigadores han sospechado durante mucho tiempo que este ataque constante de radiación estelar podría destruir las atmósferas alrededor de algunos exoplanetas durante millones o miles de millones de años, y los datos de CUTE sugieren que el proceso puede no ser tan simple.
El equipo CUTE, que incluye varios estudiantes de pregrado y posgrado, ha observado siete Júpiter calientes hasta la fecha, y habrá más por venir. Algunas parecen estar perdiendo su atmósfera, pero otras no.
"Los planetas parecen tener todas las formas y tamaños", dijo French, profesor asociado en el Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial (LASP) y el Departamento de Astrofísica y Ciencias Planetarias. Añadió que CUTE está ayudando a los científicos a compilar una guía de campo de los muchos tipos de planetas que existen en la Vía Láctea, incluidos aquellos que no se parecen en nada a los vecinos más cercanos de la Tierra.
"Queremos entender cómo nuestro sistema solar encaja en la familia de sistemas solares del universo", dijo Francisco. "Eso significa comprender los planetas grandes, los planetas pequeños, los planetas que podrían tener vida y los planetas que definitivamente no la tienen, y todos los procesos físicos importantes que operan en esos planetas".
El camino de CUTE hacia el éxito de la investigación científica no ha sido fácil. Cuando la nave espacial entró por primera vez en órbita alrededor de la Tierra, Francisco y sus colegas rápidamente notaron que parecía estar experimentando algunas fallas, un problema normal con muchos satélites pequeños, o CubeSats. En una ocasión, el obturador que protegía el telescopio CUTE se cerró repentinamente cuando no debería.
El equipo de investigación, que incluye varios estudiantes de pregrado y posgrado, no se da por vencido. Los investigadores ordenaron a la nave espacial que abriera su obturador y luego agotaron la batería que la alimentaba, evitando que el instrumento se apagara nuevamente.
"CUTE todavía está trabajando y recopilando datos hoy", dijo France. "Es realmente emocionante cuando obtenemos los primeros resultados científicos reales".
CUTE observa planetas distantes cuando pasan frente a sus estrellas madre, atenuando la luz ultravioleta emitida por estas estrellas en el proceso. En algunos casos, las observaciones de la nave espacial son tan precisas que pueden detectar cuando la luz de las estrellas se atenúa tan solo un 1%.
En un artículo publicado en septiembre, los investigadores describieron sus observaciones de un mundo llamado WASP-189b. El planeta orbita una estrella en la constelación de Libra, a más de 300 años luz o billones de millas de la Tierra. El planeta también es increíblemente caliente, con una atmósfera que alcanza unos 15.000 grados Fahrenheit, según los hallazgos del equipo. Esto es miles de grados más caliente que la superficie del sol.
Las observaciones de CUTE también muestran que se está escapando gas alrededor de WASP-189b a un ritmo igualmente alarmante, alrededor de 400 millones de kilogramos (casi 900 millones de libras) por segundo.
No todos los planetas estudiados por CUTE en sus dos primeros años son tan apasionantes. En hallazgos no publicados, el equipo observó un segundo planeta, llamado MASCARA-4b, que no parecía haber perdido mucho gas. Otros planetas como KELT-9b se encuentran en algún punto intermedio.
Francisco y sus colegas esperan que sus hallazgos ayuden a arrojar luz sobre por qué algunos planetas pierden partes de su atmósfera mientras que otros permanecen prácticamente sin cambios. Sospecha que tiene algo que ver con una combinación de los propios planetas (los planetas más grandes tienen fuerzas gravitacionales más fuertes) y la dinámica de las estrellas (las estrellas más activas pueden causar más daño a los planetas que las estrellas tranquilas).
Con el tiempo, estos mismos procesos podrían tener efectos potenciales en los planetas del sistema solar de la Tierra y más allá. Por ejemplo, los científicos especulan que Marte alguna vez tuvo una atmósfera más espesa, pero que se perdió a través de miles de millones de años de erosión solar.
El escape atmosférico también podría explicar el origen de una clase de planetas llamados "supertierras", que son ligeramente más grandes que nuestro mundo.
"Mucha evidencia sugiere que las súper Tierras comenzaron como planetas del tamaño de Neptuno con atmósferas grandes y esponjosas, luego cayeron en masa, dejando sólo núcleos rocosos y posiblemente atmósferas delgadas", dijo Francisco.
Dijo que el mayor legado de CUTE puede ser su impacto en los estudiantes. El pequeño equipo de unas 20 personas participa en casi todos los aspectos de la vida de la nave espacial, desde la construcción del satélite hasta su lanzamiento y el envío de comandos hasta la descarga y el análisis de datos científicos. CUTE actualmente orbita a unas 326 millas (525 kilómetros) sobre la superficie de la Tierra y se espera que reingrese a la atmósfera en 2027.
"Todas estas cosas están sucediendo en las grandes misiones de la NASA, sólo que a una escala mucho mayor, y nuestros estudiantes y científicos que inician su carrera están obteniendo la experiencia completa desde la etapa de propuesta hasta el lanzamiento de productos científicos".
Fuente compilada: ScitechDaily