El campo de la investigación de exoplanetas ha avanzado dramáticamente en los últimos 15 años.Hasta ahora, los astrónomos se han basado en telescopios terrestres y espaciales para confirmar la existencia de cuerpos celestes.4.566 exoplanetas7.913 candidatos de 3.385 sistemas esperan confirmación.Más importante aún, en los últimos años, el enfoque de la investigación de exoplanetas ha pasado lentamente del descubrimiento a la caracterización.
En particular, los astrónomos están logrando grandes avances en la caracterización de las atmósferas de los exoplanetas.usarTelescopio Géminis del Sur(GST) equipo internacional de Chile,Universidad del estado de Arizona(ASU) pudo caracterizar la atmósfera de “Hot Jupiter”, a 340 años luz de distancia.Esto los convierte en el primer equipo en medir directamente la composición química de las atmósferas de exoplanetas distantes, un hito importante en la búsqueda de planetas habitables más allá de nuestro sistema solar.
Investigación de un equipo de investigación publicada recientemente en una revista científicanaturaleza, dirigido por el profesor asistentelínea de miguelASUEscuela de Exploración de la Tierra y el Espacio(SESE).Se unió a otros investigadores y miembros de SESE.equipo de investigación del planeta virtual(parte del Instituto de Astrobiología de la NASA),Centro de Exoplanetas y Habitabilidad(Universidad de Warwick) y varias universidades alrededor del mundo.
Para este estudio, Line y su equipo se centraron en WASP-77A b, un gigante gaseoso con una masa de 2,29 Júpiter que orbita muy cerca de una estrella similar al Sol (tipo G).Con una distancia promedio de 0,024 AU, este “Júpiter caliente” tarda solo 1,4 días en completar una sola órbita de la estrella y experimenta temperaturas superiores a 1093 °C (2000 °F).Este planeta fue descubierto por primera vez en 2012.Búsqueda de planetas de gran angular(WASP) usando campañasTransporte(también conocido como Medición móvil).
Este método consiste en observar el decaimiento periódico de la luminosidad mediante mediciones y mediciones de tiempo para determinar el tamaño y período orbital de los planetas que orbitan alrededor de la estrella.Ocasionalmente, los astrónomos pueden observar el paso de la luz a través de la atmósfera de un exoplaneta, lo que les permite obtener espectros y determinar las sustancias químicas presentes en la atmósfera del planeta.Esta vez, el profesor Rhine y sus colegas obtuvieron directamente los espectros de WASP-77A b mientras orbita alrededor de su estrella anfitriona.
Para el estudio, Line y su equipo esperaban obtener mediciones del carbono y el oxígeno atmosféricos en la atmósfera del WASP-77A b.La existencia de este elemento asociado con el hidrógeno caliente de Júpiter es lo que buscan los astrónomos, ya que proporcionará información sobre este extraño tipo de exoplaneta.En particular, los astrónomos esperan aprender más sobre su formación y posterior migración.Como explicó recientemente el profesor Line,Comunicado de prensa de la ASU:
“Debido a su tamaño y temperatura, el Júpiter caliente es un excelente laboratorio para medir los gases atmosféricos y probar la teoría de la formación de planetas.Tuvimos que intentar algo más para resolver la pregunta.Y nuestro análisis de las capacidades del Gemini Sur indica que podemos obtener mediciones atmosféricas ultraprecisas”.
En el pasado, Rhine y su equipo han estado muy involucrados en la medición de la composición atmosférica de los exoplanetas con el Telescopio Espacial Hubble.Desafortunadamente, los instrumentos de Hubble solo pueden medir la presencia de agua (inferida de la presencia de oxígeno) en la atmósfera del planeta.Desafortunadamente, no pueden medir con precisión la cantidad de compuestos de carbono (como el monóxido de carbono).
Esta vez, Rein y sus colegas recurrieron al telescopio de 8,1 metros en el Observatorio Southern Gemini, administrado por la Fundación Nacional de Ciencias.Instituto Nacional de Astronomía Infrarroja Óptica(NOIRLab).usando un telescopioEspectrómetro infrarrojo de rejilla de inmersión(IGRINS), pudieron observar directamente el WASP-77A b y medir la luz térmica del infrarrojo cercano.
A partir de esto, pudieron determinar la presencia y las cantidades relativas de vapor de agua y monóxido de carbono en la atmósfera del planeta.Dijo la línea:
“Comprender la composición de la atmósfera del planeta es como intentar resolver un crimen con las huellas dactilares.Una huella dactilar manchada no lo reduce, pero una huella dactilar buena y muy limpia proporciona un identificador único de quién ha cometido el delito”.
Mientras que en el pasado el telescopio espacial Hubble podía proporcionar al equipo una o dos “huellas dactilares” borrosas, el instrumento IGRINS del telescopio Gemini Southern proporcionó al equipo un conjunto completo de firmas químicas.A partir de esto, pudieron limitar las cantidades relativas de oxígeno y carbono en la atmósfera del exoplaneta y su estrella anfitriona, todo en línea con sus predicciones.
Estos resultados no son solo importantes logros tecnológicos, sino que también muestran cómo los astrónomos pueden obtener mediciones ultraprecisas de la presencia y abundancia de varios gases en las atmósferas de los exoplanetas.Esto está en el corazón de la caracterización de exoplanetas, que permite a los astrónomos determinar si un planeta puede albergar vida.En esencia, este estudio fue una demostración pionera de lo que podría ser posible en los próximos años.
Para fines de la década de 2000, los astrónomos tendrán acceso a una nueva generación de telescopios, que incluyen:Telescopio espacial James Webb(JWST) yTelescopio espacial romano Nancy Grace(RST).Además, varios observatorios terrestres estarán en línea en un futuro próximo.telescopio extra grande(ELT) ytelescopio de magallanes gigante(GMT), ambos están actualmente en construcción en el desierto de Atacama en el norte de Chile.Dijo la línea:
“Ahora estamos en un punto en el que podemos lograr una precisión de abundancia de gas comparable a la de los planetas de nuestro sistema solar.Medir la abundancia de carbono y oxígeno (y otros elementos) en las atmósferas de muestras más grandes de exoplanetas proporciona un contexto muy necesario para comprender el origen y la evolución de nuestros propios gigantes gaseosos, como Júpiter y Saturno.
“Si pudiéramos hacer esto con la tecnología actual, solo piense en lo que podríamos hacer con un telescopio que surgió así.telescopio de magallanes gigante.Es una posibilidad real que métodos como este puedan usarse a fines de la década de 2000 para detectar signos potenciales de vida que también contienen carbono y oxígeno en planetas rocosos similares a la Tierra más allá de nuestro sistema solar”.
En el futuro, Line y el equipo planean realizar este tipo de mediciones en más exoplanetas y, en última instancia, construir “muestras” de al menos 15 características atmosféricas. También esperamos descubrimientos más emocionantes a medida que los telescopios de próxima generación estén disponibles.con combinaciones específicas de espectrómetros, autopsias y/u óptica adaptativa;este miradorllevará a caboimagen directa¡Investigación que permite la caracterización de exoplanetas como nunca antes!
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