WASP-121b es un "Júpiter caliente" y tarda sólo 1,3 días en órbitar su estrella
Un equipo internacional de investigación liderado por el astrónomo de la Universidad de Exeter, Dr. Tom Evans, ha revelado una estratosfera que contiene agua y posiblemente óxidos de vanadio y titanio en el exoplaneta gigante WASP-121b.
Descubierto en 2016 por los astrónomos del observatorio WASP-Sur, WASP-121b es 1,87 veces más grande que Júpiter y 1,18 veces más masivo.
Su estrella madre, WASP-121 (TYC 7630-352-1), es una estrella activa de secuencia principal de tipo F6 alrededor de 1,5 veces el tamaño del Sol.
El sistema WASP-121 se encuentra a 881 años luz de distancia en la constelación Puppis.
WASP-121b es un llamado "Júpiter caliente" y tarda sólo 1,3 días en órbitar WASP-121. Está tan cerca de la estrella madre que si se acercase más, la gravedad de la estrella comenzaría a desgarrarle.
Los astrónomos estiman que la temperatura del planeta es de unos 4.600 grados Fahrenheit (2.500 grados Celsius), lo suficientemente caliente como para hervir algunos metales.
Investigaciones anteriores encontraron posibles señales de una estratosfera en WASP-33b así como en algunos otros Júpiter calientes.
El nuevo estudio, publicado en la revista Nature, presenta una mejor evidencia debido a la firma de moléculas de agua caliente que los astrónomos observaron por primera vez.
"Este resultado es emocionante porque muestra que un rasgo común de la mayoría de las atmósferas en nuestro sistema solar - una cálida estratosfera - también pueden encontrarse en atmósferas exoplanetarias", dijo el co-autor Dr. Mark Marley, del Centro de Investigación Ames de la NASA.
"Los modelos teóricos han sugerido que las estratosferas pueden definir una clase distinta de planetas ultra-calientes, con importantes implicaciones para su física y química atmosféricas. Nuestras observaciones apoyan este cuadro", dijo el Dr. Evans.
Para estudiar la estratosfera del WASP-121b, el equipo observó un eclipse secundario del planeta usando la Wide Field Camera a bordo del telescopio espacial Hubble de la NASA/ESA y la cámara de infrarrojos a bordo del telescopio espacial Spitzer de la NASA.
Los investigadores analizaron cómo reaccionan diferentes moléculas en la estratosfera a determinadas longitudes de onda de la luz.
"El vapor de agua en la atmósfera del planeta, por ejemplo, se comporta de manera predecible en respuesta a ciertas longitudes de onda de luz, dependiendo de la temperatura del agua", explicaron.
"La luz de las estrellas es capaz de penetrar profundamente en la atmósfera de un planeta, donde allí eleva la temperatura del gas. Este gas irradia entonces su calor al espacio como luz infrarroja".
"Sin embargo, si hay vapor de agua más fresco en la parte superior de la atmósfera, las moléculas de agua evitarán que se escapen al espacio ciertas longitudes de onda de esta luz. Pero si las moléculas de agua en la parte superior de la atmósfera tienen una temperatura más alta, brillarán a las mismas longitudes de onda".
"La emisión de luz del agua significa que la temperatura está aumentando con la altura", dijo la co-autora Dra. Tiffany Kataria, del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA.
En la estratosfera de la Tierra, el gas ozono atrapa la radiación ultravioleta del Sol, lo que eleva la temperatura de esta capa de la atmósfera. Otros cuerpos del sistema solar también tienen estratosferas. El metano es responsable de calentar las estratosferas de Júpiter y la luna de Saturno Titán, por ejemplo.
En planetas del sistema solar, el cambio de temperatura dentro de una estratosfera es típicamente alrededor de 100 grados Fahrenheit (aproximadamente 56 grados centígrados).
En WASP-121b, la temperatura en la estratosfera se eleva por 1.000 grados Fahrenheit (560 grados Celsius).
Los astrónomos no saben aún qué productos químicos están causando el aumento de temperatura en la atmósfera de WASP-121b. El óxido de vanadio y el óxido de titanio son candidatos, como se ven comúnmente en enanas marrones.
Se espera que estos compuestos estén presentes solamente en los más calientes de los Júpiter calientes, ya que se necesitan altas temperaturas para mantenerlos en un estado gaseoso.
Artículo científico: A stratosphere in an ultra-hot gas giant exoplanet