El Júpiter caliente WASP-43b

Inicialmente descubierto en 2011, WASP-43b es un planeta muy distinto de nuestro hogar. Es un mundo de extremos, donde vientos huracanados circulan a la velocidad del sonido entre el lado diurno, caliente hasta extremos como para fundir el acero, hacia un lado nocturno donde las temperaturas “solo” alcanzan los 1.000 grados centígrados.

Situado a 260 años luz de distancia, el planeta es demasiado cercano a su estrella como para poder ser fotografiado, pero dado que su órbita se observa de canto, podemos detectar los tenues eclipses que produce en la luz que recibimos de su estrella: los llamados tránsitos.

Por ahora, las mejores pistas que podemos obtener sobre estas atmósferas de fuera del Sistema Solar se obtienen durante las medidas espectroscópicas de los tránsitos y eclipses, y de las curvas de fase de las órbitas completas. Las mediciones durante tránsitos y eclipses nos proporcionan los espectros de transmisión y emisión, respectivamente, y las curvas de fase los mapas de temperaturas global.

Es por ello que WASP-43b ha emergido de entre el anonimato de los exoplanetas para unirse a un club más selecto de planetas mejor conocidos. Gracias a una impresionante serie de observaciones espaciales, principalmente con la cámara WFC3 del Hubble, empezamos a conocer algo más sobre la composición de su atmósfera. La WFC3 fue instalada en el Hubble en la última de las misiones de mantenimiento y es la responsable de la mayor parte de los resultados recientes sobre las exo-atmósferas.

El planeta es una bola de gas caliente, así que no hay rasgos de su superficie que poder observar, del tipo océanos y continentes. Con el tamaño de Júpiter pero el doble de masa, es más denso que nuestro gigante gaseoso y, además, presenta acoplamiento de marea como nuestra Luna, así que siempre presenta la misma cara a su estrella. Un lado permanentemente soleado y ardiente y otro lado en noche perpetua, con temperaturas más frías que el diurno.

WASP-43b fue observado por el Hubble durante diferentes fases orbitales, produciendo los espectros durante tránsitos y eclipses y también la curva de fase completa. Se midió cómo evolucionaba el espectro durante la fase orbital completa, dando lugar a una película de cómo variaba el espectro atmosférico con la rotación del planeta.

http://astro.uchicago.edu/~kbs/wasp43b.html

¿Por qué elegir WASP-43b? Este planeta es un objetivo especialmente favorable, por su órbita cerrada y por pertenecer a una estrella pequeña: el periodo orbital es de tan sólo 0.8 días y la estrella tiene solo el 60% del tamaño y masa del Sol. Tres artículos han resultado de este retrato de su atmósfera, de los que destacamos los resultados más interesantes:

– una disminución de la temperatura a medida que se incrementa la altitud en la atmósfera

– un albedo relativamente bajo (18%)

– un desplazamiento hacia el este del punto atmosférico más caliente

– un lado nocturno mucho más frío que el diurno

Los tres primeros rasgos se corresponden con las expectativas y con anteriores descubrimientos en otros jupíteres calientes, como en HD189733b. En cambio, el cuarto punto es algo más sorprendente, puesto que grandes contrastes entre ambos hemisferios implican que hay poca redistribución de calor mediante los vientos que circulan entre el lado soleado y el nocturno. Por ejemplo, tanto HD 189733b como HD 209458b presentan pequeños contrastes entre sus lados diurno y nocturno.

El vapor de agua en WASP-43b

Sin embargo, el resultado más impactante es la precisa medición del contenido de vapor de agua en la atmósfera de este exoplaneta.

El artículo redactado por Kreidberg et al. combina los espectros durante los tránsitos y eclipses, gracias a lo cual se determina de manera robusta el contenido de vapor de agua en la atmósfera de este planeta. Este resultado es todo un hito en la planetología, puesto que aunque no es la primera vez que se detecta agua en un exoplaneta sí es la primera vez que se trata de una detección robusta y segura e independiente de posibles escenarios supuestos. Además, el contenido de vapor de agua medido encaja estupendamente  en el escenario estándar de la formación planetaria, de manera que se extiende la tendencia observada en los planetas del Sistema Solar (ver imagen inferior)

“El planeta es tan caliente que todo el agua de su atmósfera está vaporizado, y no condensado en nubes heladas como ocurre en Júpiter” según dice Laura Kreidberg, de la Universidad de Chicago y líder del equipo investigador.

No se conoce bien el contenido de agua de los planetas gigantes del Sistema Solar porque una parte del mismo se ha precipitado desde las altas atmósferas de esos planetas fríos, como en el caso de Júpiter. Pero los jupíteres calientes como WASP-43b poseen temperaturas tan elevadas, al orbitar tan cerca de sus estrellas, que su contenido en vapor puede detectarse.

La redistribución del calor en WASP-43b

Por otro lado, en el artículo de Kataria et al. Se describe un modelo global para la atmósfera de WASP-43b, incluyendo tanto vientos como transferencias radiativas de calor. Los autores encontraron que la baja temperatura del lado nocturno tenía difícil explicación con los modelos estándar, de manera que la única explicación que encontraron se basa en que las observaciones del Hubble se efectuaron en longitudes de onda más cortas que las del Spitzer (1.1-1.7 micras frente a 4-8 micras del Spitzer). Esto podría implicar diferentes contrastes entre los hemisferios diurno y nocturno según la banda del espectro en que se observa al planeta y distintas redistribuciones del flujo de calor en el infrarrojo con respecto a lo que predicen los modelos.

La forma más clara de poder resolver este problema sería mediante la medición de las fases del planeta con el telescopio espacial Spitzer, en las bandas de 3.6 y 4.5 micras. Puede que incluso se haya hecho ya y alguien esté confrontando los datos y esperando a publicar los resultados. Hagan sus apuestas.