Keops revela un exoplaneta en forma de pilota de rugbi

El planeta, conegut com WASP-103b, es troba a la constel·lació d’Hèrcules. S’ha deformat per les fortes forces de marea entre el planeta i la seva estrella amfitriona WASP-103, que és uns 200 graus més calenta i 1,7 vegades més gran que el Sol.

Remolcador de marea

Experimentem marees als oceans de la Terra, principalment a causa de que la Lluna tira lleugerament del nostre planeta mentre ens orbita. El Sol també té un petit però important efecte sobre les marees, però està massa lluny de la Terra per provocar grans deformacions del nostre planeta. No es pot dir el mateix de WASP-103b, un planeta gairebé el doble de la mida de Júpiter amb 1,5 vegades la seva massa, que orbita al voltant de la seva estrella host en menys d’un dia. Els astrònoms han sospitat que una proximitat tan propera provocaria marees monumentals, però fins ara no han estat capaços de mesurar-les.

Utilitzant noves dades del telescopi espacial Cheops de l’ESA, combinades amb dades que ja havien obtingut el telescopi espacial Hubble de la NASA/ESA i el telescopi espacial Spitzer de la NASA, els astrònoms ara han pogut detectar com les forces de marea deformen l’exoplaneta WASP-103b des d’una esfera habitual. en forma de pilota de rugbi.

Keops mesura els trànsits dels exoplanetes: des del nostre punt de vista, la caiguda de llum que es produeix quan un planeta passa per davant de la seva estrella. Normalment, l’estudi de la forma de la corba de llum revelarà detalls sobre el planeta, com ara la seva mida. L’alta precisió de Keops juntament amb la seva flexibilitat d’apuntament, que permet al satèl·lit tornar a un objectiu i observar múltiples trànsits, ha permès als astrònoms detectar el senyal minut de la deformació de la marea de WASP-103b. Aquesta signatura diferent es pot utilitzar per revelar encara més sobre el planeta.

“És increïble que Keops hagi pogut revelar aquesta petita deformació”, diu Jacques Laskar, de l’Observatori de París, Université Paris Sciences et Lettres i coautor de la investigació. “Aquesta és la primera vegada que es fa una anàlisi d’aquest tipus, i podem esperar que l’observació durant un interval de temps més llarg enforteixi aquesta observació i condueixi a un millor coneixement de l’estructura interna del planeta”.

Planeta inflat

L’equip va poder utilitzar la corba de llum de trànsit de WASP-103b per derivar un paràmetre, el nombre d’amor, que mesura com es distribueix la massa dins d’un planeta. Comprendre com es distribueix la massa pot revelar detalls sobre l’estructura interna del planeta.

“La resistència d’un material a la deformació depèn de la seva composició”, explica Susana Barros, de l’Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço i la Universitat de Porto, Portugal, i autora principal de la investigació. “Per exemple, aquí a la Terra tenim marees a causa de la Lluna i el Sol, però només podem veure les marees als oceans. La part rocosa no es mou tant. Mitjançant la mesura de quant està deformat el planeta podem dir quant d’ell és rocós, gasós o aigua”.

El nombre d’amor de WASP-103b és similar al de Júpiter, la qual cosa suggereix provisionalment que l’estructura interna és similar, tot i que WASP-103b té el doble de radi.

“En principi, esperaríem que un planeta amb 1,5 vegades la massa de Júpiter tingués aproximadament la mateixa mida, de manera que WASP-103b ha d’estar molt inflat a causa de l’escalfament de la seva estrella i potser d’altres mecanismes”, diu Susana.

“Si podem confirmar els detalls de la seva estructura interna amb observacions futures, potser podríem entendre millor què la fa tan inflada. Conèixer la mida del nucli d’aquest exoplaneta també serà important per entendre millor com es va formar”.

Com que la incertesa en el nombre d’Amor és encara bastant alta, caldran observacions futures amb Keops i el Telescopi espacial James Webb (Webb) per desxifrar els detalls. La precisió extremadament alta de Webb millorarà les mesures de la deformació de les marees dels exoplanetes, permetent una millor comparació entre aquests anomenats “Júpiters calents” i els planetes gegants del Sistema Solar.

Moviment misteriós

Un altre misteri també envolta WASP-103b. Les interaccions de marea entre una estrella i un planeta molt proper a la mida de Júpiter normalment provocaran que el període orbital del planeta s’escurcés, apropant-lo gradualment a l’estrella abans que finalment sigui engolit per l’estrella mare. Tanmateix, les mesures de WASP-103b semblen indicar que el període orbital podria estar augmentant i que el planeta s’allunya lentament de l’estrella. Això indicaria que alguna cosa diferent de les forces de marea és el factor dominant que afecta aquest planeta.

La Susana i els seus col·legues van analitzar altres escenaris potencials, com ara una estrella acompanyant de l’amfitrió que afectava la dinàmica del sistema o que l’òrbita del planeta fos lleugerament el·líptica. No van poder confirmar aquests escenaris, però tampoc els van poder descartar. També és possible que el període orbital estigui en realitat disminuint, en lloc d’augmentar, però només les observacions addicionals dels trànsits de WASP-103b amb Keops i altres telescopis ajudaran a il·luminar aquest misteri.

“La mida de l’efecte de la deformació de les marees en una corba de llum de trànsit d’exoplaneta és molt petita, però gràcies a l’alta precisió de Keops podem veure-ho per primera vegada”, diu la científica del projecte de l’ESA per a Cheops, Kate Isaak. “Aquest estudi és un exemple excel·lent de les preguntes molt diverses que els científics d’exoplanetes són capaços d’abordar amb Keops, il·lustrant la importància d’aquesta missió de seguiment flexible”.

Notes per als editors

“Cheops revela la deformació de la marea de WASP-103b” de SCC Barros et al. (2021) es publica a Astronomia i Astrofísica.
DOI: https://www.aanda.org/10.1051/0004-6361/202142196

Més informació sobre Keops
Cheops és una missió de l’ESA desenvolupada en col·laboració amb Suïssa, amb un consorci dedicat liderat per la Universitat de Berna, i amb importants contribucions d’Àustria, Bèlgica, França, Alemanya, Hongria, Itàlia, Portugal, Espanya, Suècia i el Regne Unit.
L’ESA és l’arquitecte de la missió Cheops, responsable de l’adquisició i prova del satèl·lit, la fase de llançament i operacions primerenques i la posada en marxa en òrbita, així com del Programa d’observadors convidats a través del qual els científics de tot el món poden sol·licitar observar amb Cheops. El consorci d’11 estats membres de l’ESA liderat per Suïssa va proporcionar elements essencials de la missió. El contractista principal del disseny i construcció de la nau espacial és Airbus Defence and Space a Madrid, Espanya.
El consorci de missió Cheops gestiona el Centre d’Operacions de Missió situat a l’INTA, a Torrejón de Ardoz, prop de Madrid, Espanya, i el Centre d’Operacions Científics, situat a la Universitat de Ginebra, Suïssa.
Per a més informació, visiteu: https://www.esa.int/Cheops

Per a més informació, poseu-vos en contacte amb:
Relacions amb els mitjans de l’ESA
media@esa.int