HD 209458b -HD 209458 b

HD 209458b
Comparación de exoplanetas HD 209458 b.png
Comparación de tamaño de HD 209458 b con Júpiter
Descubrimiento
Descubierto por D. Charbonneau
T. Brown
David Latham
M. Alcalde
G.W. Henry
G. Marcy
Kerry O'Connor
RP Butler
SS Vogt
sitio de descubrimiento Observatorio de gran altitud Observatorio de
Ginebra
Fecha de descubrimiento 9 de septiembre de 1999
velocidad radial
Características orbitales
0,04747 AU (7 101 000 km)
Excentricidad 0,014 ± 0,009
3,52474541 ± 0,00000025 días 84,5938898 horas
Inclinación 86,1 ± 0,1
2.452.854,825415
± 0,00000025
83
Semi-amplitud 84,26 ± 0,81
Estrella HD 209458
Características físicas
Radio medio
1,35 ± 0,05 R J
Masa 0.71 MJ _
Densidad media
370  kg/m 3 (620  libras/yarda cúbica )
9,4  m/s 2 (31  pies/s 2 )
0,96 g
La temperatura 1130 ± 150

HD 209458 b , que también recibe el sobrenombre de Osiris por el dios egipcio , es un exoplaneta que orbita el análogo solar HD 209458 en la constelación de Pegaso , a unos 159 años luz (49 parsecs ) del Sistema Solar . El radio de la órbita del planeta es de 0,047  AU (7,0 millones  de km ; 4,4 millones  de mi ), o un octavo del radio de la órbita de Mercurio (0,39  AU (36 millones  de mi ; 58 millones  de km )). Este pequeño radio da como resultado un año de 3,5 días terrestres y una temperatura superficial estimada de aproximadamente 1000  ° C (2000  ° F ; 1000  K ). Su masa es 220 veces mayor que la de la Tierra (0,69 masas de Júpiter ) y su volumen es unas 2,5 veces mayor que el de Júpiter. La gran masa y volumen de HD 209458 b indican que es un gigante gaseoso .

HD 209458 b representa una serie de hitos en la investigación extraplanetaria. Fue la primera de muchas categorías:

  • un planeta extrasolar en tránsito
  • El primer planeta detectado a través de más de un método
  • un planeta extrasolar que se sabe que tiene una atmósfera
  • Se observó que un planeta extrasolar tiene una atmósfera de hidrógeno en evaporación.
  • un planeta extrasolar que tiene una atmósfera que contiene los elementos oxígeno y carbono
  • uno de los dos primeros planetas extrasolares en ser observado directamente espectroscópicamente
  • El primer gigante gaseoso extrasolar en medir su supertormenta
  • el primer planeta en medir su velocidad orbital, determinando su masa directamente.

Basado en la aplicación de modelos teóricos más nuevos , a partir de abril de 2007, se cree que es el primer planeta extrasolar que tiene vapor de agua en su atmósfera.

En julio de 2014, la NASA anunció el hallazgo de atmósferas muy secas en HD 209458 b y otros dos exoplanetas ( HD 189733 b y WASP-12b ) que orbitan estrellas similares al Sol.

Detección y descubrimiento

Tránsitos

Los estudios espectroscópicos revelaron por primera vez la presencia de un planeta alrededor de HD 209458 el 5 de noviembre de 1999. Los astrónomos realizaron cuidadosas mediciones fotométricas de varias estrellas que se sabe que están orbitadas por planetas, con la esperanza de poder observar una disminución en el brillo causada por el tránsito de el planeta a través de la cara de la estrella. Esto requeriría que la órbita del planeta estuviera inclinada de tal manera que pasara entre la Tierra y la estrella, y anteriormente no se habían detectado tránsitos.

Poco después del descubrimiento, equipos separados, uno dirigido por David Charbonneau , incluido Timothy Brown y otros, y el otro por Gregory W. Henry , pudieron detectar un tránsito del planeta a través de la superficie de la estrella, lo que la convirtió en el primer tránsito extrasolar conocido. planeta. El 9 y 16 de septiembre de 1999, el equipo de Charbonneau midió una caída del 1,7% en el brillo de HD 209458, que se atribuyó al paso del planeta por la estrella. El 8 de noviembre, el equipo de Henry observó un tránsito parcial y solo vio el ingreso. Inicialmente inseguro de sus resultados, el grupo de Henry decidió apresurar la publicación de sus resultados después de escuchar rumores de que Charbonneau había visto con éxito un tránsito completo en septiembre. Los artículos de ambos equipos se publicaron simultáneamente en el mismo número de Astrophysical Journal . Cada tránsito dura unas tres horas, durante las cuales el planeta cubre alrededor del 1,5% de la cara de la estrella.

La estrella había sido observada muchas veces por el satélite Hipparcos , lo que permitió a los astrónomos calcular el período orbital de HD 209458 b con mucha precisión en 3,524736 días.

espectroscópico

El análisis espectroscópico había demostrado que el planeta tenía una masa de aproximadamente 0,69 veces la de Júpiter . La ocurrencia de tránsitos permitió a los astrónomos calcular el radio del planeta, lo que no había sido posible para ningún exoplaneta conocido anteriormente , y resultó tener un radio un 35% mayor que el de Júpiter. Anteriormente se había planteado la hipótesis de que los Júpiter calientes, particularmente cerca de su estrella madre, deberían exhibir este tipo de inflación debido al intenso calentamiento de su atmósfera exterior. El calentamiento de las mareas debido a la excentricidad de su órbita, que puede haber sido más excéntrica en la formación, también puede haber jugado un papel durante los últimos mil millones de años.

Detección directa

El 22 de marzo de 2005, la NASA publicó la noticia de que el telescopio espacial Spitzer había medido la luz infrarroja del planeta , la primera detección directa de luz de un planeta extrasolar. Esto se hizo restando la luz constante de la estrella madre y observando la diferencia a medida que el planeta transitaba frente a la estrella y se eclipsaba detrás de ella, proporcionando una medida de la luz del propio planeta. Las nuevas mediciones de esta observación determinaron que la temperatura del planeta era de al menos 750 ° C (1020 K; 1380 ° F). También se confirmó la órbita casi circular de HD 209458 b.

El tránsito de HD 209458 b.

Observación espectral

El 21 de febrero de 2007, la NASA y Nature publicaron la noticia de que HD 209458 b fue uno de los dos primeros planetas extrasolares en observar directamente sus espectros, siendo el otro HD 189733 b . Esto fue visto durante mucho tiempo como el primer mecanismo por el cual se podrían buscar formas de vida extrasolares pero no sensibles, a través de la influencia en la atmósfera de un planeta. Un grupo de investigadores dirigido por Jeremy Richardson del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA midió espectralmente la atmósfera de HD 209458 b en el rango de 7,5 a 13,2 micrómetros . Los resultados desafiaron las expectativas teóricas de varias maneras. Se había predicho que el espectro tendría un pico a 10 micrómetros, lo que habría indicado vapor de agua en la atmósfera, pero dicho pico estaba ausente, lo que indicaba que no había vapor de agua detectable. Se observó otro pico imprevisto a 9,65 micrómetros, que los investigadores atribuyeron a nubes de polvo de silicato , un fenómeno no observado anteriormente. Otro pico imprevisto ocurrió a 7,78 micrómetros, para el cual los investigadores no tenían una explicación. Un equipo separado dirigido por Mark Swain del Laboratorio de Propulsión a Chorro volvió a analizar el estudio de Richardson et al. datos, y aún no habían publicado sus resultados cuando Richardson et al. salió el artículo, pero hizo hallazgos similares.

El 23 de junio de 2010, los astrónomos anunciaron que habían medido una supertormenta (con velocidades del viento de hasta 7000  km/h (2000  m/s ; 4000  mph )) por primera vez en la atmósfera de HD 209458 b. Las observaciones de muy alta precisión realizadas por el Very Large Telescope de ESO y su potente espectrógrafo CRIRES de gas monóxido de carbono muestran que está fluyendo a una enorme velocidad desde el lado diurno extremadamente cálido hacia el lado nocturno más frío del planeta. Las observaciones también permiten otra "primicia" emocionante: medir la velocidad orbital del propio exoplaneta, proporcionando una determinación directa de su masa.

A partir de 2021, los espectros de la atmósfera planetaria tomados por diferentes instrumentos siguen siendo muy inconsistentes, lo que indica una atmósfera pobre en metales, temperaturas por debajo del equilibrio del cuerpo negro o una química atmosférica en desequilibrio.

Rotación

En agosto de 2008, la medición del efecto Rossiter-McLaughlin de HD 209458 b y, por lo tanto, el ángulo de giro-órbita es −4,4 ± 1,4 °.

El estudio de 2012 actualizó el ángulo de rotación de la órbita a -5 ± 7 °.

Características físicas

Impresión artística de HD 209458 b

Estratosfera y nubes superiores

La atmósfera está a una presión de un bar a una altitud de 1,29 radios de Júpiter sobre el centro del planeta.

Donde la presión es de 33±5 milibares, la atmósfera es clara (probablemente hidrógeno) y su efecto Rayleigh es detectable. A esa presión, la temperatura es de 2200 ± 260 K (1900 ± 260 °C; 3500 ± 470 °F).

Las observaciones del telescopio en órbita Microvariability and Oscillations of STars limitaron inicialmente el albedo (o reflectividad) del planeta por debajo de 0,3, convirtiéndolo en un objeto sorprendentemente oscuro. (Desde entonces, el albedo geométrico se ha medido en 0,038 ± 0,045). En comparación, Júpiter tiene un albedo mucho más alto de 0,52. Esto sugeriría que la capa superior de nubes de HD 209458 b está hecha de un material menos reflectante que el de Júpiter, o bien no tiene nubes y la radiación entrante de Rayleigh se dispersa como el océano oscuro de la Tierra. Desde entonces, los modelos han demostrado que entre la parte superior de su atmósfera y el gas caliente a alta presión que rodea el manto, existe una estratosfera de gas más frío. Esto implica una capa exterior de nubes oscuras, opacas y calientes; por lo general, se cree que consiste en óxidos de vanadio y titanio , pero aún no se pueden descartar otros compuestos como las tolinas . Un estudio de 2016 indica que la cobertura de nubes a gran altitud es irregular con una cobertura de alrededor del 57 por ciento. El hidrógeno calentado por dispersión de Rayleigh descansa en la parte superior de la estratosfera ; la parte absorbente de la cubierta de nubes flota sobre ella a 25 milibares.

exosfera

El 27 de noviembre de 2001, los astrónomos anunciaron que habían detectado sodio en la atmósfera del planeta, usando observaciones con el Telescopio Espacial Hubble. Esta fue la primera atmósfera planetaria fuera del Sistema Solar que se midió. El núcleo de la línea de sodio va desde presiones de 50 milibares hasta un microbar. Esto resulta ser aproximadamente un tercio de la cantidad de sodio en HD 189733 b .

Los datos adicionales no confirmaron la presencia de sodio en la atmósfera de HD 209458 b como en 2020.

En 2003–4, los astrónomos utilizaron el espectrógrafo de imágenes del telescopio espacial Hubble para descubrir una enorme envoltura elipsoidal de hidrógeno , carbono y oxígeno alrededor del planeta que alcanza los 10 000 K (10 000 °C; 20 000 °F). La exosfera de hidrógeno se extiende a una distancia R H = 3,1 R J , mucho mayor que el radio planetario de 1,32 R J . A esta temperatura y distancia, la distribución de velocidades de partículas de Maxwell-Boltzmann da lugar a una "cola" significativa de átomos que se mueven a velocidades mayores que la velocidad de escape . Se estima que el planeta está perdiendo alrededor de 100 a 500 millones de  kg (0,2  a 1000 millones de  libras ) de hidrógeno por segundo. El análisis de la luz de las estrellas que pasa a través de la envoltura muestra que los átomos más pesados ​​de carbono y oxígeno están siendo expulsados ​​del planeta por la extrema " resistencia hidrodinámica " creada por la evaporación de su atmósfera de hidrógeno. La cola de hidrógeno que sale del planeta tiene aproximadamente 200 000 km (100 000 millas) de largo, lo que equivale aproximadamente a su diámetro.

Se cree que este tipo de pérdida de atmósfera puede ser común a todos los planetas que orbitan estrellas similares al Sol a menos de 0,1 AU (10 millones de km; 9 millones de mi). HD 209458 b no se evaporará por completo, aunque puede haber perdido hasta alrededor del 7% de su masa durante su vida útil estimada de 5 mil millones de años. Es posible que el campo magnético del planeta pueda evitar esta pérdida, porque la exosfera sería ionizada por la estrella y el campo magnético contendría los iones de la pérdida.

Composición de la atmósfera

El 10 de abril de 2007, Travis Barman del Observatorio Lowell anunció evidencia de que la atmósfera de HD 209458 b contenía vapor de agua . Utilizando una combinación de mediciones del Telescopio Espacial Hubble publicadas anteriormente y nuevos modelos teóricos , Barman encontró pruebas sólidas de la absorción de agua en la atmósfera del planeta. Su método modeló la luz que pasa directamente a través de la atmósfera desde la estrella del planeta cuando el planeta pasa frente a ella. Sin embargo, esta hipótesis aún está siendo investigada para su confirmación.

Barman se basó en datos y medidas tomadas por Heather Knutson, estudiante de la Universidad de Harvard , del Telescopio Espacial Hubble , y aplicó nuevos modelos teóricos para demostrar la probabilidad de absorción de agua en la atmósfera del planeta. El planeta orbita alrededor de su estrella madre cada tres días y medio, y cada vez que pasa frente a su estrella madre, los contenidos atmosféricos se pueden analizar examinando cómo la atmósfera absorbe la luz que pasa de la estrella directamente a través de la atmósfera en la dirección de Tierra.

Según un resumen de la investigación, la absorción de agua atmosférica en un exoplaneta de este tipo hace que parezca más grande en una parte del espectro infrarrojo , en comparación con las longitudes de onda en el espectro visible . Barman tomó los datos del Hubble de Knutson en HD 209458 b, los aplicó a su modelo teórico y supuestamente identificó la absorción de agua en la atmósfera del planeta.

El 24 de abril, el astrónomo David Charbonneau , que dirigió el equipo que realizó las observaciones del Hubble, advirtió que el propio telescopio pudo haber introducido variaciones que provocaron que el modelo teórico sugiriera la presencia de agua. Esperaba que nuevas observaciones aclararan el asunto en los próximos meses. A partir de abril de 2007, se están realizando más investigaciones.

El 20 de octubre de 2009, los investigadores del JPL anunciaron el descubrimiento de vapor de agua , dióxido de carbono y metano en la atmósfera.

Los espectros refinados obtenidos en 2021 detectaron en cambio vapor de agua , monóxido de carbono , cianuro de hidrógeno , metano , amoníaco y acetileno , todos consistentes con la extremadamente alta relación molar de carbono a oxígeno de 1,0 (mientras que Sun tiene una relación molar C/O de 0,55). Si es cierto, el HD 209458 b puede ser un excelente ejemplo del planeta de carbono .

Campo magnético

En 2014, se infirió un campo magnético alrededor de HD 209458 b a partir de la forma en que el hidrógeno se evaporaba del planeta. Es la primera detección (indirecta) de un campo magnético en un exoplaneta. Se estima que el campo magnético es aproximadamente una décima parte de la fuerza del de Júpiter.

Comparación de exoplanetas de " Júpiter caliente " (concepto artístico).

De arriba a la izquierda a abajo a la derecha: WASP-12b , WASP-6b , WASP-31b , WASP-39b , HD 189733b , HAT-P-12b , WASP-17b , WASP-19b , HAT-P-1b y HD 209458b .

Ver también

Referencias

Otras lecturas

enlaces externos