HD 189733 b

HD 189733 b es un exoplaneta a aproximadamente 64,5 años luz de distancia [2] del Sistema Solar en la constelación de Vulpecula . El planeta fue descubierto orbitando alrededor de la estrella HD 189733 el 5 de octubre de 2005, cuando los astrónomos en Francia observaron el planeta en tránsito por la cara de la estrella. [3] Con una masa 16,2% mayor que la de Júpiter y un radio 13,8% mayor, HD 189733 b orbita a su estrella anfitriona una vez cada 2,2 días a una velocidad orbital de 152,5 kilómetros por segundo (341.000 mph), lo que lo convierte en un Júpiter caliente.con malas perspectivas de vida extraterrestre . Siendo el Júpiter caliente en tránsito más cercano a la Tierra, HD 189733 b es un tema para un examen atmosférico extenso. La atmósfera de HD 189733b se ha estudiado exhaustivamente a través de instrumentos de alta y baja resolución, tanto desde el suelo como desde el espacio. [4] HD 189733 b fue el primer planeta extrasolar para el que se construyó un mapa térmico , posiblemente para ser detectado mediante polarimetría , [5] para determinar su color general (azul profundo), [5] [6] para tener un tránsito detectado en el espectro de rayos X y tener dióxido de carbono detectado en su atmósfera.

HD 189733 b
Comparación de tamaño: Júpiter y HD 189733 b.png
Comparación del tamaño de Júpiter con HD 189733 b.
Descubrimiento
Descubierto porBouchy y col.
Sitio de descubrimientoObservatorio de la Alta Provenza
Fecha de descubrimiento5 de octubre de 2005
Método de detecciónTránsito de espectroscopia Doppler
Características orbitales
Apastron0,03102 AU (4,641,000 km)
Periastron0,03096 AU (4,632,000 km)
Semieje mayor0,03099 ± 0,0006 AU (4,636,000 ± 90,000 km)
Excentricidad0,0010 ± 0,0002
Periodo orbital2.2185733 ± 0.00002 d
53.245759 h
Velocidad orbital media 152,5
Inclinación85,76 ± 0,29
Semi-amplitud205 ± 6
EstrellaHD 189733 A
Características físicas
Radio medio 1,138 ± 0,027 R J
Masa1,162+0,058
−0,039[1] M J
Gravedad superficial21,2  m / s 2 (70  pies / s 2 )
Albedo0,40 ± 0,12 (290–450 nm)
<0,12 (450–570 nm)
Temperatura1117 ± 42 K

En julio de 2014, la NASA anunció el hallazgo de atmósferas muy secas en tres exoplanetas (HD 189733b, HD 209458b , WASP-12b ) orbitando estrellas similares al Sol. [7]

Espectroscopia de tránsito y Doppler

Un mapa de temperatura global de HD 189733 b.
El color azul del planeta se reveló mediante polarimetría. [5]

El 6 de octubre de 2005, un equipo de astrónomos anunció el descubrimiento del planeta en tránsito HD 189733 b. Luego, el planeta se detectó mediante espectroscopía Doppler . Las mediciones de velocidad radial en tiempo real detectaron el efecto Rossiter-McLaughlin causado por el paso del planeta frente a su estrella antes de que las mediciones fotométricas confirmaran que el planeta estaba en tránsito. [8] En 2006, un equipo dirigido por Drake Deming anunció la detección de una fuerte emisión térmica infrarroja del exoplaneta en tránsito HD 189733 b, midiendo la disminución del flujo (disminución de la luz total) durante su prominente eclipse secundario (cuando el planeta pasa detrás la estrella).

Se estima que la masa del planeta es un 13% mayor que la de Júpiter , con el planeta completando una órbita alrededor de su estrella anfitriona cada 2,2 días y una velocidad orbital de 152,5 km / s.

Espectro infrarrojo

El 21 de febrero de 2007, la NASA dio a conocer la noticia de que el Telescopio Espacial Spitzer había medido espectros detallados de HD 189733 by HD 209458 b . [9] El lanzamiento se produjo simultáneamente con el lanzamiento público de un nuevo número de Nature que contiene la primera publicación sobre la observación espectroscópica del otro exoplaneta, HD 209458 b. Un artículo fue enviado y publicado por Astrophysical Journal Letters . Las observaciones espectroscópicas de HD 189733 b fueron dirigidas por Carl Grillmair del Centro de Ciencias Spitzer de la NASA .

Color visible

En 2008, un equipo de astrofísicos pareció haber detectado y monitoreado la luz visible del planeta usando polarimetría , lo que habría sido el primer éxito de este tipo. [10] Este resultado pareció ser confirmado y refinado por el mismo equipo en 2011. [5] Descubrieron que el albedo del planeta es significativamente más grande en la luz azul que en la roja, probablemente debido a la dispersión de Rayleigh y la absorción molecular en el rojo . [5] El color azul del planeta se confirmó posteriormente en 2013, [11] lo que habría convertido a HD 189733 en el primer planeta en tener su color general determinado por dos técnicas diferentes. Estas mediciones en luz polarizada han sido discutidas desde entonces por dos equipos separados que utilizan polarímetros más sensibles, [12] [13] [14] con límites superiores de la señal polarimétrica proporcionados en ellos.

El azul del planeta puede ser el resultado de la dispersión de Rayleigh . A mediados de enero de 2008, la observación espectral durante el tránsito del planeta usando ese modelo encontró que si existe hidrógeno molecular , tendría una presión atmosférica de 410 ± 30 mbar de 0.1564 radios solares. El modelo de aproximación Mie también encontró que hay un posible condensado en su atmósfera, silicato de magnesio (MgSiO 3 ) con un tamaño de partícula de aproximadamente 10 -2 a 10 -1 m. Usando ambos modelos, la temperatura del planeta estaría entre 1340 y 1540 K. [15] El efecto Rayleigh se confirma en otros modelos, [16] y por la aparente falta de una estratosfera sombreada más fría debajo de su atmósfera exterior. En la región visible del espectro, gracias a sus secciones transversales de alta absorción, se pueden investigar el sodio y el potasio atómicos. Por ejemplo, utilizando un espectrógrafo UVES de alta resolución en VLT , se ha detectado sodio en esta atmósfera y se han investigado otras características físicas de la atmósfera, como la temperatura. [4]

Espectro de rayos x

En julio de 2013, la NASA informó las primeras observaciones del tránsito planetario estudiadas en el espectro de rayos X. Se descubrió que la atmósfera del planeta bloquea tres veces más rayos X que la luz visible. [17]

Evaporación

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Vídeo breve narrado sobre la evaporación de la atmósfera de HD 189733 b.

En marzo de 2010, las observaciones de tránsito utilizando HI Lyman-alpha encontraron que este planeta se está evaporando a una velocidad de 1 a 100 gigagramos por segundo. Esta indicación se encontró al detectar la exosfera extendida de hidrógeno atómico. HD 189733 b es el segundo planeta después de HD 209458 b en el que se ha detectado evaporación atmosférica. [18]

Este planeta exhibe una de las mayores profundidades de tránsito fotométrico (cantidad de luz de la estrella madre bloqueada) de los planetas extrasolares observados hasta ahora, aproximadamente el 3%. La longitud aparente del nodo ascendente de su órbita es de 16 grados +/- 8 de norte a sur en nuestro cielo. Él y HD 209458 b fueron los dos primeros planetas en ser observados directamente espectroscópicamente . [9] Las estrellas madre de estos dos planetas son las estrellas anfitrionas de planetas en tránsito más brillantes, por lo que estos planetas seguirán recibiendo la mayor atención de los astrónomos. Como la mayoría de los Júpiter calientes, se cree que este planeta está bloqueado por mareas a su estrella madre, lo que significa que tiene un día y una noche permanentes.

El planeta no es achatado y no tiene satélites con más de 0,8 el radio de la Tierra ni un sistema de anillos como el de Saturno. [19]

El equipo internacional bajo la dirección de Svetlana Berdyugina de la Universidad Tecnológica de Zúrich, utilizando el telescopio sueco KVA de 60 centímetros, que se encuentra en España, pudo ver directamente la luz polarizada reflejada desde el planeta. La polarización indica que la atmósfera dispersa es considerablemente mayor (> 30%) que el cuerpo opaco del planeta visto durante los tránsitos. [20]

Al principio, se predijo que la atmósfera era de "clase pL", que carecía de una estratosfera de inversión de temperatura ; como las enanas L que carecen de óxidos de titanio y vanadio. [21] Las mediciones de seguimiento, probadas contra un modelo estratosférico, arrojaron resultados no concluyentes. [22] Los condensados ​​atmosféricos forman una neblina 1000 km por encima de la superficie como se ve en el infrarrojo. Una puesta de sol vista desde esa superficie sería roja. [23] Tinetti 2007 predijo las señales de sodio y potasio. Primero, oscurecido por la neblina de los condensados, finalmente se observó sodio en tres veces la concentración de la capa de sodio de HD 209458 b . [24] El potasio también se detectó en 2020, aunque en concentraciones significativamente menores. [25] HD 189733 es también el primer planeta extrasolar confirmado que tiene dióxido de carbono en su atmósfera. [26]

Mapa del planeta

La concepción de un artista de HD 189733 b después de la confirmación de 2013 del color azul del planeta por el Telescopio Espacial Hubble . Se desconoce la aparición de HD 189733 b más allá del color azul.

En 2007, se utilizó el telescopio espacial Spitzer para mapear las emisiones de temperatura del planeta. El sistema planeta + estelar se observó durante 33 horas consecutivas, comenzando cuando solo se veía el lado nocturno del planeta. En el transcurso de la mitad de la órbita del planeta, aparecieron más y más partes del lado diurno. Se descubrió un rango de temperatura de 973 ± 33 K a 1212 ± 11 K, lo que indica que la energía absorbida de la estrella madre se distribuye de manera bastante uniforme a través de la atmósfera del planeta. La región de temperatura máxima se compensó 30 grados al este del punto subestelar, como lo predijeron los modelos teóricos de Júpiter calientes teniendo en cuenta un mecanismo de redistribución parametrizado de día a noche. [27]

Impresión de un artista de HD 189733 b que muestra la rápida evaporación de la atmósfera

Los científicos de la Universidad de Warwick determinaron que tiene vientos de hasta 8.700 km / h (5.400 mph) que soplan desde el lado del día hasta el lado de la noche. [28] La NASA publicó un mapa de brillo de la temperatura de la superficie de HD 189733 b; es el primer mapa jamás publicado de un planeta extrasolar. [29]

Vapor de agua, oxígeno y compuestos orgánicos.

El 11 de julio de 2007, un equipo dirigido por Giovanna Tinetti publicó los resultados de sus observaciones utilizando el Telescopio Espacial Spitzer y concluyó que hay evidencia sólida de cantidades significativas de vapor de agua en la atmósfera del planeta. [30] Las observaciones de seguimiento realizadas con el telescopio espacial Hubble confirman la presencia de vapor de agua, oxígeno neutro y también el compuesto orgánico metano . [16] [31] [32] Más tarde, las observaciones del Very Large Telescope también detectaron la presencia de monóxido de carbono en el lado diurno del planeta. [1] Actualmente se desconoce cómo se originó el metano ya que la alta temperatura de 700 ° C del planeta debería hacer que el agua y el metano reaccionen, reemplazando la atmósfera con monóxido de carbono. [31] [33]

Clima y lluvias de vidrio fundido

"Cartel de viaje" del Programa de exploración de exoplanetas de la NASA para HD 189733 b

El clima en HD 189733b es mortal. Los vientos, compuestos por partículas de silicato, soplan a 8700 km / h (5400 mp / h, 2 km / sy Mach 7). Las observaciones de este planeta también han encontrado evidencia de que llueve vidrio fundido. [34]

Evolución

Mientras transita, el sistema también exhibe claramente el efecto Rossiter-McLaughlin , el cambio en las líneas espectrales fotosféricas causadas por el planeta que oculta una parte de la superficie estelar giratoria. Debido a su gran masa y órbita cercana, la estrella madre tiene una semi-amplitud muy grande (K) , el "bamboleo" en la velocidad radial de la estrella , de 205 m / s. [35]

El efecto Rossiter-McLaughlin permite medir el ángulo entre el plano orbital del planeta y el plano ecuatorial de la estrella. Estos están bien alineados, [36] desalineación igual a -0,5 ± 0,4 °. [37] Por analogía con HD 149026 b , la formación del planeta fue pacífica y probablemente involucró interacciones con el disco protoplanetario . Un ángulo mucho mayor habría sugerido una interacción violenta con otros protoplanetas.

Comparación de exoplanetas de " Júpiter caliente " (concepto artístico).

De arriba a la izquierda a abajo a la derecha: WASP-12b , WASP-6b , WASP-31b , WASP-39b , HD 189733b , HAT-P-12b , WASP-17b , WASP-19b , HAT-P-1b y HD 209458b .

En 2008, un equipo de astrónomos describió por primera vez cómo el exoplaneta que orbita HD 189733 A alcanza cierto lugar en su órbita, provoca un aumento de las llamaradas estelares . En 2010, un equipo diferente descubrió que cada vez que observaban el exoplaneta en una determinada posición de su órbita, también detectaban destellos de rayos X. La investigación teórica desde 2000 sugirió que un exoplaneta muy cerca de la estrella que orbita puede causar un aumento de las llamaradas debido a la interacción de sus campos magnéticos o debido a las fuerzas de las mareas . En 2019, los astrónomos analizaron datos del Observatorio de Arecibo , MOST y el Telescopio Fotoeléctrico Automatizado, además de observaciones históricas de la estrella en longitudes de onda de radio, óptica, ultravioleta y rayos X para examinar estas afirmaciones. Descubrieron que las afirmaciones anteriores eran exageradas y que la estrella anfitriona no mostraba muchas de las características espectrales y de brillo asociadas con las erupciones estelares y las regiones activas solares , incluidas las manchas solares. Su análisis estadístico también encontró que muchas erupciones estelares se ven independientemente de la posición del exoplaneta, por lo que desacreditan las afirmaciones anteriores. Los campos magnéticos de la estrella anfitriona y el exoplaneta no interactúan, y ya no se cree que este sistema tenga una "interacción estrella-planeta". [38] Algunos investigadores también habían sugerido que HD 189733 acreta, o extrae, gas de su exoplaneta en órbita a una velocidad similar a la que se encuentra alrededor de las protoestrellas jóvenes en los sistemas de la estrella T Tauri . Un análisis posterior demostró que se acumuló muy poco o nada de gas del compañero "Júpiter caliente". [39]

  • Belerofonte ( 51 Pegasi b - HD 217014 b)
  • HD 2039 b
  • HD 149026 b
  • Kepler-186 f
  • Osiris ( HD 209458 b )
  • WASP-3 b
  • WASP-12 b
  • WASP-189 b

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  • Medios relacionados con HD 189733 b en Wikimedia Commons
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  • HD 189733 b en WikiSky : DSS2 , SDSS , GALEX , IRAS , hidrógeno α , rayos X , astrofoto , mapa del cielo , artículos e imágenes

Coordenadas : Sky map 20 h 00 m 43,7133 s , + 22 ° 42 ′ 39,07 ″