Una nave espacial del tamaño de una caja de cereal ha recopilado mediciones precisas de las atmósferas de planetas grandes e hinchados llamados «Júpiter calientes». Los hallazgos, dirigidos por un equipo de la Universidad de Colorado Boulder, podrían ayudar a revelar cómo las atmósferas alrededor de estos y muchos otros mundos están escapando al espacio.

Las observaciones son los primeros resultados de una nave espacial de la NASA conocida como Experimento de Tránsito Ultravioleta de Colorado (CUTE).

Kevin France, investigador principal de la misión, presentará los resultados del grupo en una conferencia de prensa el lunes 11 de diciembre a las 4:30 pm en la reunión de 2023 de la Unión Geofísica Estadounidense en San Francisco.

La diminuta nave espacial, que mide sólo 14 pulgadas de largo, puede ser linda, pero sus hallazgos científicos , publicados en The Astronomical Journal , son todo lo contrario. Desde su lanzamiento en septiembre de 2021, CUTE ha apuntado su único telescopio ultravioleta a una serie de Júpiter calientes, a unos cientos de años luz de la Tierra.

Los Júpiter calientes se encuentran entre los planetas más calientes y furiosos de la galaxia. Como sugiere su nombre, son gigantes gaseosos como nuestro propio Júpiter. Estos planetas, sin embargo, se abrazan mucho más cerca de sus estrellas de origen, completando una órbita aproximadamente una vez cada varios días terrestres. En el proceso, la radiación estelar cocina los Júpiter calientes a miles de grados Fahrenheit, y sus atmósferas se hinchan hasta alcanzar tamaños enormes, un poco como pan levantándose en un horno.

Los investigadores han sospechado durante mucho tiempo que este constante impacto de la radiación estelar podría eliminar las atmósferas alrededor de algunos exoplanetas durante millones o miles de millones de años. Los datos de CUTE sugieren que el proceso podría no ser tan sencillo.

El equipo CUTE, que incluye varios estudiantes de pregrado y posgrado, ha observado hasta ahora siete Júpiter calientes, y hay más en camino. Algunos de ellos parecen estar perdiendo su atmósfera, pero otros no.

«Los planetas parecen venir en todos los sabores», dijo France, profesor asociado en el Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial (LASP) y el Departamento de Ciencias Astrofísicas y Planetarias.

Agregó que CUTE está ayudando a los científicos a construir su guía de campo para los muchos tipos de planetas que existen en la Vía Láctea, incluidos aquellos que no se parecen en nada a los vecinos cercanos de la Tierra.

«Queremos entender cómo nuestro sistema solar encaja en la familia de sistemas solares del universo», dijo France. «Eso significa comprender los planetas grandes, los planetas pequeños , los que tienen vida y los que definitivamente no la tienen, y todos los procesos físicos importantes que operan en estos planetas».

Haciendo calor aquí

El camino de CUTE hacia el éxito científico no fue fácil.

Cuando la nave espacial entró por primera vez en órbita alrededor de la Tierra , France y sus colegas rápidamente notaron que parecía estar experimentando algunas fallas, un problema normal para muchos satélites pequeños , o CubeSats, que a menudo prueban tecnología que nunca antes había volado al espacio. En un caso, el obturador que protegía el telescopio de CUTE seguía cerrándose cuando no debía hacerlo.

El equipo, que incluía a varios estudiantes de pregrado y posgrado, no se rindió. Los investigadores ordenaron a la nave espacial que abriera su obturador y luego agotaron la batería que la alimentaba, impidiendo que el aparato se volviera a cerrar.

«CUTE todavía está trabajando y recopilando datos hoy», dijo France. «Cuando obtuvimos nuestros primeros resultados científicos reales, fue realmente emocionante».

CUTE observa planetas distantes cuando pasan frente a sus estrellas de origen, lo que hace que la luz ultravioleta de esas estrellas se atenúe en el proceso. En algunos casos, la nave espacial es tan precisa que puede detectar cuando la luz de las estrellas se atenúa sólo un 1%.

En un artículo publicado en septiembre en The Astrophysical Journal Letters , los investigadores describieron sus observaciones de un mundo llamado WASP-189b. Este planeta orbita una estrella en la constelación de Libra a más de 300 años luz, o miles de billones de millas, de la Tierra. También es increíblemente cálido, y su atmósfera alcanza temperaturas de aproximadamente 15.000 grados Fahrenheit, según los resultados del equipo. Eso es miles de grados más caliente que la superficie del sol.

Las observaciones de CUTE también sugieren que se está escapando gas alrededor de WASP-189b a una velocidad igualmente asombrosa de alrededor de 400 millones de kilogramos (casi 900 millones de libras) por segundo.

Planetas evolucionando

No todos los planetas que CUTE ha estudiado en sus primeros dos años fueron tan emocionantes. En resultados no publicados, el equipo observó un segundo planeta llamado MASCARA-4b que no parecía estar perdiendo mucho gas. Otros, como KELT-9b, se ubicaron en algún punto intermedio.

France y sus colegas esperan que sus resultados puedan ayudar a descubrir por qué algunos planetas pierden grandes porciones de su atmósfera, mientras que otros permanecen prácticamente sin cambios. Sospecha que tiene que ver con una combinación de los propios planetas (los planetas más grandes generan una atracción gravitacional más fuerte) y la dinámica de sus estrellas (las estrellas más activas probablemente causan más estragos en los planetas que las estrellas tranquilas).

Esos mismos procesos potencialmente esculpen planetas, tanto dentro como fuera del sistema solar de la Tierra, con el tiempo. Los científicos, por ejemplo, teorizan que Marte alguna vez albergó una atmósfera mucho más espesa, pero que el sol la erosionó a lo largo de miles de millones de años.

El escape atmosférico también puede explicar el origen de una clase de planetas conocidos como «súper Tierras», que son ligeramente más grandes que nuestro propio mundo.

«Hay mucha evidencia que sugiere que las súper Tierras comienzan como planetas del tamaño de Neptuno con atmósferas grandes e hinchadas, que luego pierden tanta masa que todo lo que queda es el núcleo rocoso y posiblemente una atmósfera delgada», dijo France.

El mayor legado de CUTE puede ser su impacto en los estudiantes, afirmó. El pequeño equipo de la misión, formado por unas 20 personas, participó en casi todos los aspectos de la vida de la nave espacial, desde la construcción del satélite hasta su lanzamiento, el envío de comandos y la descarga y análisis de datos científicos. CUTE actualmente orbita a unas 326 millas (525 kilómetros) sobre la superficie de la Tierra y se espera que reingrese a la atmósfera en 2027.

«Todas estas cosas son lo que sucede en las grandes misiones de la NASA, sólo que a una escala mucho mayor», dijo France. «Nuestros estudiantes y científicos que inician su carrera están obteniendo la experiencia completa desde la etapa de propuesta hasta la obtención del producto científico».

Fuente: phys.org.news