Veure comentaris | Envia per correu-e aquest* Article
Notícies :: amèrica llatina : altres temes
L'exoplaneta GJ1214b ?¿ un planeta d'aigua?
per JMesc Telèfon: x Adreça: x	19 des 2010
Al voltant de l'estel GJ1214 sabem que hi gira un planeta molt aprop d'ell, tan proper que orbita amb un període de només 1.58 dies. Tal com explicava en aquest apunt anterior [L'exoplaneta GJ1214b detectat per trànsits i la seva atmosfera jordimesc | Astronomia | dilluns, 6 de desembre de 2010 | 11:39h La majoria dels 500 exoplanetes (o planetes que orbiten altres estels diferents del Sol) coneguts actualment s'han detectat amb el mètode de velocitats radials. Però també n'hi ha molts que es detecten amb el mètode dels trànsits, que són eclipsis de l'estel per part del planeta que hi passa per davant a cada òrbita, tapant una petita part de la llum estel·lar. Els trànsits només es produeixen quan la inclinació del pla de l'òrbita del planeta respecte la nostra línia de visual cap a l'estel és molt petita, permetent que el planeta oculti el seu estel. Només una petita fracció dels exoplanetes tenen el pla orbital orientat adequadament per produir trànsits, i gairebé tots ells són molt propers al seu estel, car pels més llunyans és molt més improbable que el planeta passi just per davant del seu estel. Com que tots els estels es veuen com un punt de llum al cel inclús amb els telescopis més potents, no podem veure directament la imatge del planeta ocultant el disc del seu estel, però sí que podem observar la disminució de brillantor total. Els planetes són en general de tamany molt més petit que els estels, i per tant la fracció de la superfície estel·lar que oculten en un d'aquests trànsits és molt petita, però suficient per a ser detectada amb els instruments moderns a partir de la baixada en intensitat de llum total. Podem obtenir el que se'n diu una "corba de llum" del trànsit, a partir de diverses observacions de la brillantor durant el trànsit. El percentatge pel qual disminueix la brillantor ens diu la fracció de l'estel que queda tapat, i per tant, el radi del planeta comparat amb el del seu estel. En el cas del planeta GJ1214b, la intensitat de llum disminueix un 1.4% durant el trànsit, tal com mostra la imatge. Això implica que el planeta té un radi igual a 0.12 vegades el radi del seu estel. En el cas d'aquest planeta també s'ha intentat recentment detectar la llum que passa just per la vora del planeta, a través de la seva atmosfera, per intentar deduir la composició atmosfèrica mitjançant les característiques de l'absorció de llum que es produeix. A part d'això, també hem mesurat la velocitat a la que es mou l'estel degut al moviment orbital del planeta al voltant seu, i això ens dóna la massa del planeta: és de 0.00011 vegades la massa del seu estel. Per altra banda, coneixem molt bé la massa i radi de l'estel GJ1214 a partir de les observacions del seu espectre de llum i els models d'estructura estel·lar: té una massa de 0.157 vegades la del Sol, i un radi de 0.21 vegades el radi solar. Això fa de GJ1214 una de les estrelles més comunes de la nostra galàxia: un astre petit, roig i molt poc lluminós comparat amb el Sol que, malgrat ser en el nostre veïnatge galàctic a 40 anys-llum de distància, només el podem veure en el cel amb un telescopi. Aquestes mesures ens diuen la massa i el radi del nostre exoplaneta: GJ1214 té una massa 6 vegades superior a la de la Terra, i un radi igual a 2.7 cops el de la Terra. Només a partir d'aquestes dades ja podem deduir una propietat important del planeta que ens informa de la seva composició: la seva densitat promig. La Terra, per exemple, té una densitat promig de 5.5 grams per centímetre cúbic, la qual correspon al material sòlid ric en ferro i lava que constitueix la major part de l'interior terrestre. El planeta GJ1214b, en canvi, té una densitat tres vegades inferior, d'uns 1.6 grams per centímetre cúbic. Si el planeta GJ1214b tingués una composició similar a la Terra, hauria de tenir una densitat promig molt més alta. La densitat que s'obté de la mesura del radi a partir dels trànsits implica que aquest planeta no pot ser majorment rocós com la Terra, sinó que ha de posseir una gran atmosfera d'hidrogen al voltant d'un nucli més dens (igual que Urà o Neptú en el nostre sistema solar), o bé ha d'estar compost majorment per aigua, també amb una gran atmosfera massiva de vapor d'aigua. En ambdós casos, la superfície del planeta al fons de l'atmosfera no seria sòlida com a la Terra, sinó en forma de plasma a una elevadíssima pressió i temperatura, degut a l'enorme massa de l'atmosfera. El planeta GJ1214b és tant a prop del seu estel (70 vegades més proper que la Terra del Sol) que, malgrat que l'estel és poc lluminós, la part alta de l'atmosfera s'hauria d'escalfar fins a uns 500 graus. El planeta gira al voltant de l'estel amb només un dia i mig! El seu "any" és realment molt curt. Pels planetes com GJ1214b amb un trànsit força pronunciat, es pot intentar observar amb els telescopis més potents de què disposem si, durant el trànsit, s'observa algun senyal de la llum que ha travessat l'atmosfera planetària, en la qual hi hauria de quedar algun rastre de l'absorció produïda pels gasos atmosfèrics que ens poden donar pistes sobre la composició. Del resultat obtingut recentment en parlaré en un proper apunt.], hem mesurat la massa i el radi d'aquest planeta, i sabem que és més gran que la Terra però més petit que els planetes gegants del Sistema Solar que posseeixen atmosferes molt massives d'hidrogen: Júpiter, Saturn, Urà i Neptú. Aquests planetes gegants no tenen una superfície on pogués posar-s'hi una astronau: si penetréssim cap a l'interior de les seves atmosferes, qualsevol aparell quedaria esclafat i desfet per la immensa pressió i temperatura que es trobaria abans d'arribar a una superfície de plasma d'hidrogen. eso.org/public/germany/news/eso1047 Actualment s'estan trobant molts planetes de tamany intermig, i no sabem si són més semblants a la Terra, de composició rocosa i amb una superfície sòlida rodejada d'una atmosfera prima i poc massiva, o bé són com els planetes gegants, amb una gran part de la seva massa en forma d'hidrogen. En el planeta GJ1214b en concret, la seva baixa densitat ens diu que no pot ser de composició terrestre: ha de tenir una atmosfera d'hidrogen o bé està compost majorment d'aigua i altres elements llegers. Recentment s'ha pogut fer una observació que ens permet aprendre quelcom més: durant el trànsit del planeta per davant de la seva estrella, mentre oculta part de la llum estel·lar, hi ha una petita part d'aquesta llum que es filtra a través de l'atmosfera del planeta i pot mostrar-nos senyals d'absorció per part dels gasos que componen l'atmosfera. Els senyals d'absorció s'haurien de veure en l'espectre de la llum de l'estrella durant el trànsit. I aquest espectre és el que es mostra en la imatge d'aquest apunt: si l'atmosfera fos d'hidrogen, podem calcular que s'haurien de veure les línies espectrals que mostra la línia groga; i si hi hagués només un 30% d'hidrogen i la resta fos vapor d'aigua, hauríem d'observar un espectre com el de la línia verda. Els punts amb barres d'error són les observacions que s'han fet des dels telescopis de l'Observatori Austral Europeu a Xile, un dels observatoris més potents del món actualment. El que s'ha deduït és que les observacions no mostren les línies d'hidrogen esperades. La part de la llum de l'estrella que es filtra a través d'un estret anell que rodeja el planeta en el que l'atmosfera pot produir aquesta absorció és ínfimament petita, però la precisió de l'observació de l'espectre és prou gran per detectar aquest senyal tan petit. I en aquest cas, l'absència de cap línia clara d'absorció és el que ens informa de que aquest planeta no té una atmosfera d'hidrogen que pugui travessar la llum. Els models que s'han calculat d'aquest planeta donen dues possibilitats: o bé l'atmosfera planetària conté alguns núvols alts que tapen la llum estel·lar i impedeixen que puguem veure llum filtrada a través de l'atmosfera, o bé l'atmosfera no és d'hidrogen. Encara que no es coneix cap compost químic que pugui formar gotetes líquides per formar núvols opacs a les altes temperatures de l'atmosfera d'aquest planeta (que han de ser d'uns 500 graus centígrads, degut a la proximitat del planeta al seu estel), podrien existir aquests núvols formats per algun compost de propietats desconegudes. L'alternativa, però, seria probablement una atmosfera de vapor d'aigua, perquè l'aigua seria probablement la molècula més abundant per formar una atmosfera si no hi hagués hidrogen. El model de l'atmosfera de vapor d'aigua és la línia blava, que s'ajusta bé a l'observació. Això, però, és només el que suggereixen els models actuals de formació de planetes. La simple absència d'altres senyals d'absorció de l'atmosfera planetària en l'espectre observat no pot pas confirmar que tenim una atmosfera de vapor d'aigua: caldria alguna detecció en positiu de la presència de l'aigua, i hi haurien altres possibilitats per la composició de l'atmosfera que podrien també ajustar-se a les observacions que tenim. Si alguna cosa sabem del cert és que la ciència sempre ens dóna sorpreses. I potser, si poguéssim mesurar més directament de què està feta l'atmosfera de GJ1214b, ens enduríem alguna sorpresa majúscula. Però en ciència ens agrada també fer volar la imaginació: podrien haver-hi molts planetes que no han pogut atreure gas d'hidrogen però han acumulat una quantitat d'aigua molt més gran que la Terra, i tindrien un oceà molt més profund que ocuparia la totalitat de la superfície, amb una atmosfera de vapor d'aigua de gran massa. Els planetes d'aigua d'aquest tipus que estiguessin molt propers a la seva estrella, i per tant molt calents, tindrien una atmosfera de vapor extremament densa, ja que el vapor no es condensaria en líquid fins a una pressió molt elevada. El cas del planeta GJ1214b és un bon preludi de com avançarà la ciència dels exoplanetes al llarg del segle XXI: tindrem moltes noves observacions de planetes en altres estrelles, i aprendrem molt sobre ells amb aquestes observacions tan remotes que fem des del nostre Sistema Solar, però trigarem encara molts segles en poder enviar una astronau a una altre sistema planetari per poder investigar sobre el terreny.
This work is in the public domain

Comentaris

Ja no es poden afegir comentaris en aquest article.
Ya no se pueden añadir comentarios a este artículo.
Comments can not be added to this article any more