Els investigadors han trobat proves de l’existència d’un nou tipus de planeta que han anomenat “món de l’aigua”, on l’aigua constitueix una gran part del planeta sencer. Aquests mons, descoberts en un sistema planetari a 218 anys llum de distància, són diferents dels planetes del nostre Sistema Solar.
L’equip, dirigit per Caroline Piaulet de l’Institut de Recerca sobre Exoplanetes (iREx) de la Universitat de Mont-real, va publicar un estudi detallat d’un sistema planetari conegut com Kepler-138 a la revista Nature Astronomy el 15 de desembre.
Piaulet, que és membre de l’equip de recerca de Björn Benneke a la Universitat de Mont-real, va observar els exoplanetes Kepler-138 c i Kepler-138 d amb els dos Telescopi espacial Hubble de la NASA/ESA i el telescopi espacial Spitzer de la NASA. Va descobrir que els planetes podrien estar compostos en gran part d’aigua.
L’aigua no es va detectar directament, però comparant les mides i masses dels planetes amb models, conclouen que una fracció significativa del seu volum, fins a la meitat, hauria d’estar feta de materials més lleugers que la roca però més pesats que l’hidrogen. o heli (que constitueixen la major part dels planetes gegants gasosos com Júpiter). El material candidat més comú és l’aigua.
“Anteriorment pensàvem que els planetes que eren una mica més grans que la Terra eren grans boles de metall i roca, com versions a gran escala de la Terra, i per això els vam anomenar super-Terres”, va explicar Benneke. “No obstant això, ara hem demostrat que aquests dos planetes, Kepler-138 c i d, són de naturalesa bastant diferents i que una gran part del seu volum total està probablement compost d’aigua. És la millor evidència fins ara per als mons aquàtics, un tipus de planeta que els astrònoms van teoritzar que existia durant molt de temps”.
Amb volums més de tres vegades els de la Terra i masses dues vegades més grans, els planetes c i d tenen densitats molt més baixes que la Terra. Això és sorprenent perquè la majoria dels planetes una mica més grans que la Terra que s’han estudiat amb detall fins ara semblaven ser mons rocosos com el nostre. La comparació més propera, diuen els investigadors, seria algunes de les llunes gelades del Sistema Solar exterior que també es componen en gran part d’aigua que envolta un nucli rocós.
“Imagineu versions més grans d’Europa o Enceladus, les llunes riques en aigua que orbiten Júpiter i Saturn, però que s’acosten molt més a la seva estrella”, va explicar Piaulet. “En lloc d’una superfície gelada, albergarian grans embolcalls de vapor d’aigua”.
“La identificació segura d’un objecte amb la densitat de les llunes gelades del Sistema Solar, però significativament més grans i massives, demostra clarament la gran diversitat d’exoplanetes”, va afegir el membre de l’equip Jose-Manuel Almenara de la Universitat de Grenoble Alpes a França. “S’espera que això sigui el resultat d’una varietat de processos de formació i evolució”.
Els investigadors adverteixen que és possible que els planetes no tinguin oceans com els de la Terra directament a la superfície del planeta. “La temperatura a l’atmosfera de Kepler-138 d probablement està per sobre del punt d’ebullició de l’aigua, i esperem una atmosfera espessa i densa feta de vapor en aquest planeta. Només sota aquesta atmosfera de vapor hi podria haver aigua líquida a alta pressió, o fins i tot aigua en una altra fase que es produeix a altes pressions, anomenada fluid supercrític”, va dir Piaulet.
El Telescopi espacial James Webb de la NASA/ESA/CSA també facilitarà una investigació de seguiment valuosa. “Ara que hem identificat de manera segura el ‘món aquàtic’ Kepler-138 d, el telescopi espacial James Webb és la clau per revelar la composició atmosfèrica d’un objecte tan exòtic”, ha compartit Daria Kubyshkina, membre de l’equip de l’Acadèmia de Ciències d’Àustria. “Ens donarà informació crítica que ens permetrà comparar la composició de les llunes gelades del sistema solar amb la dels seus homòlegs extrasolars més grans i pesats.
Recentment, un altre equip a la Universitat de Mont-real va trobar un planeta anomenat TOI-1452b que podria estar cobert amb un oceà d’aigua líquida, però també caldrà Webb per confirmar-ho.
El 2014, les dades del telescopi espacial Kepler de la NASA van permetre als astrònoms anunciar la detecció de tres planetes que orbiten Kepler-138, una estrella nana vermella a la constel·lació de la Lira. Això es basava en una caiguda mesurable de la llum de les estrelles a mesura que cada planeta passava momentàniament per davant de l’estrella.
Benneke i la seva col·lega Diana Dragomir, de la Universitat de Nou Mèxic, van tenir la idea de tornar a observar el sistema planetari amb els telescopis espacials Hubble i Spitzer entre el 2014 i el 2016 per captar més trànsits de Kepler-138 d, el tercer planeta. en el sistema, per tal d’estudiar la seva atmosfera.
La identificació segura d’un objecte amb la densitat de les llunes gelades del sistema solar, però significativament més grans i massives, demostra clarament la gran diversitat d’exoplanetes, que s’espera que sigui el resultat d’una varietat de processos de formació i evolució.
Un nou exoplaneta al sistema
Mentre que les observacions anteriors del telescopi espacial Kepler només mostraven trànsits de tres petits planetes al voltant de Kepler-138, Piaulet i el seu equip es van sorprendre al trobar que les observacions de Hubble i Spitzer requerien la presència d’un quart planeta al sistema, Kepler-138 e.
Aquest planeta recentment trobat és petit i més allunyat de la seva estrella que els altres tres, trigant 38 dies a completar una òrbita. El planeta es troba a la zona habitable de la seva estrella, una regió temperada on rep la quantitat justa de calor de la seva estrella fresca perquè no sigui ni massa calenta ni massa freda per permetre la presència d’aigua líquida.
La naturalesa d’aquest planeta addicional recentment trobat, però, segueix sent una qüestió oberta perquè no sembla que transiti per la seva estrella amfitriona. Observar el trànsit de l’exoplaneta hauria permès als astrònoms determinar la seva mida.
Amb Kepler-138 e ara a la imatge, les masses dels planetes coneguts anteriorment es van tornar a mesurar mitjançant el mètode de variació de temps de trànsit, que consisteix a fer un seguiment de petites variacions en els moments precisos dels trànsits dels planetes davant de la seva estrella causades pel atracció gravitatòria d’altres planetes propers.
Els investigadors van tenir una altra sorpresa: van trobar que els dos mons aquàtics Kepler-138 c i d són planetes “bessons”, amb pràcticament la mateixa mida i massa, mentre que abans es pensava que eren dràsticament diferents. El planeta més proper, Kepler-138 b, d’altra banda, es confirma que és un petit planeta amb massa de Mart, un dels exoplanetes més petits coneguts fins ara.
“A mesura que els nostres instruments i tècniques es tornen prou sensibles per trobar i estudiar planetes que estan més lluny de les seves estrelles, podríem començar a trobar molts més d’aquests mons aquàtics”, va concloure Benneke.
Més informació
El telescopi espacial Hubble és un projecte de cooperació internacional entre l’ESA i la NASA.
L’equip internacional d’astrònoms d’aquest estudi està format per C. Piaulet (Universitat de Mont-real, Canadà), B. Benneke (Universitat de Mont-real, Canadà), JM Almenara (Universitat de Grenoble Alpes, França), D. Dragomir (Universitat de Nou Mèxic). , EUA), HA Knutson (Institut Tecnològic de Califòrnia, EUA), D. Thorngren (Universitat de Mont-real, Canadà), MS Peterson (Universitat de Mont-real, Canadà), IJM Crossfield (Universitat de Kansas, EUA), EM-R . Kempton (Universitat de Maryland, EUA), D. Kubyshkina (Acadèmia Austríaca de Ciències, Àustria), AW Howard (Institut de Tecnologia de Califòrnia, EUA), R. Angus (Museu Americà d’Història Natural, EUA), H. Isaacson (Universitat) de Califòrnia – Berkeley, EUA), LM Weiss (Universitat de Notre Dame, EUA), CA Beichman (Centre d’anàlisi i processament d’infrarojos–Caltech, EUA), JJ Fortney (Universitat de Califòrnia, EUA), L. Fossati (Acadèmia Austríaca de Sciences, Àustria), H. Lammer (Acadèmia Austríaca de Ciències, Àustria), PR McCullough (Universitat Johns Hopkins, EUA; Space Telescope Science Institute, EUA), CV Morley (Universitat de Texas, EUA) i I. Wong (Institut de Massachusetts). of Technology, EUA; 51 Pegasi b Fellow).
Crèdit d’imatge: NASA, ESA, L. Hustak (STScI)
