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El telescopio espacial Webb detecta la atmósfera del exoplaneta 55 Cancri e

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El telescopio espacial Webb detecta la atmósfera del exoplaneta 55 Cancri e

Los investigadores que utilizaron el telescopio espacial James Webb pueden haber encontrado rastros de gases atmosféricos que rodean 55 Cancri e, un exoplaneta rocoso ubicado a 41 años luz de la Tierra. Este descubrimiento se considera la mejor evidencia hasta el momento de la existencia de una atmósfera planetaria rocosa fuera de nuestro sistema solar.

Renyu Hu, del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA, es el autor principal de un artículo publicado en Nature. «Webb amplía los límites de la caracterización de exoplanetas a los planetas rocosos». » dijo Hu. «Esto realmente permite un nuevo tipo de ciencia».

55 Cancri e está clasificada como una súper Tierra, con un diámetro casi el doble que el de la Tierra y una densidad ligeramente mayor. Orbita tan cerca de su estrella que su superficie probablemente esté fundida, un océano de magma hirviente. El planeta también es susceptible al bloqueo de las mareas, con un lado diurno mirando hacia la estrella en todo momento y un lado nocturno en perpetua oscuridad.

A pesar de numerosas observaciones desde su descubrimiento en tránsito en 2011, la pregunta de si 55 Cancri e tiene atmósfera o no sigue sin respuesta. A diferencia de las atmósferas de los gigantes gaseosos, las atmósferas más delgadas y densas que rodean los planetas rocosos siguen siendo difíciles de alcanzar.

Exoplaneta súper Tierra 55 Cancri e (curva de luz del eclipse secundario)
Esta curva de luz muestra el cambio en el brillo del sistema 55 Cancri a medida que el planeta rocoso 55 Cancri e, el más cercano de los cinco planetas conocidos del sistema, se mueve detrás de la estrella. Este fenómeno se conoce como eclipse secundario. Cuando el planeta está al lado de la estrella, la luz del infrarrojo medio emitida tanto por la estrella como por el lado diurno del planeta llega al telescopio y el sistema parece más brillante. Cuando el planeta está detrás de la estrella, la luz emitida por el planeta se bloquea y sólo la luz de la estrella llega al telescopio, provocando una disminución del brillo aparente. Los astrónomos pueden restar el brillo de la estrella del brillo combinado de la estrella y el planeta para calcular la cantidad de luz infrarroja procedente del lado diurno del planeta. Esto luego se utiliza para calcular la temperatura diurna y deducir si el planeta tiene atmósfera o no. El gráfico muestra los datos recopilados utilizando el modo de espectroscopía de baja resolución en el instrumento de infrarrojo medio (MIRI) de Webb en marzo de 2023. Cada uno de los puntos de datos de color púrpura muestra el brillo de la luz en una longitud de onda de 7,5 a 11,8 micrones, promediado en aproximadamente intervalos de cinco minutos. La línea gris es el mejor ajuste o curva clara del modelo que mejor se ajusta a los datos. La disminución del brillo durante el eclipse secundario es de sólo 110 partes por millón, o alrededor del 0,011 por ciento. La temperatura del planeta calculada a partir de esta observación es de unos 1.800 kelvin (unos 1.500 grados Celsius), que es significativamente más baja de lo que se esperaría si el planeta no tuviera atmósfera o sólo tuviera una fina atmósfera de vapor de roca. Esta temperatura relativamente baja indica que el calor se distribuye desde el lado diurno hacia el lado nocturno del planeta, probablemente por una atmósfera rica en sustancias volátiles.
[Image description: Diagram of a secondary eclipse and a graph of change in brightness over time. Below the diagram is a graph showing the change in brightness of mid-infrared light emitted by the star-planet system over the course of about four and a half hours. The infographic shows that the brightness of the system decreases as the planet moves behind the star.] Créditos: NASA, ESA, CSA, J. Olmsted (STScI), A. Bello-Arufe (JPL)

Para distinguir entre la posibilidad de que el planeta tenga una atmósfera o simplemente un fino velo de roca vaporizada, los investigadores utilizaron NIRCam y MIRI de Webb para medir la luz infrarroja de 4 a 12 micrones proveniente del planeta. Aunque Webb no puede capturar una imagen directa de 55 Cancri e, puede medir cambios sutiles en la luz de todo el sistema a medida que el planeta orbita la estrella.

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El equipo pudo calcular la cantidad de diferentes longitudes de onda de luz infrarroja procedente del lado diurno del planeta. Este método, conocido como espectroscopia de eclipses secundarios, es similar al utilizado por otros equipos de investigación para buscar atmósferas de exoplanetas rocosos.

La primera indicación de que 55 Cancri e podría tener una atmósfera sustancial provino de mediciones de temperatura basadas en su emisión térmica. Si el planeta está cubierto de roca fundida oscura con un fino velo de roca vaporizada o si no tiene atmósfera, la temperatura durante el día debería rondar los 2.200 grados Celsius. En cambio, los datos del MIRI mostraron una temperatura relativamente baja, de alrededor de 1.540 grados Celsius. Esto indica que la energía se distribuye desde el lado diurno hacia el lado nocturno, muy probablemente por una atmósfera rica en sustancias volátiles.

Exoplaneta supertierra 55 Cancri e (espectro de emisión)Exoplaneta supertierra 55 Cancri e (espectro de emisión)
Un espectro de emisión térmica capturado por la NIRCam (cámara de infrarrojo cercano) de Webb en noviembre de 2022 y el MIRI (instrumento de infrarrojo medio) en marzo de 2023, muestra el brillo (eje y) de diferentes longitudes de onda de luz infrarroja (eje x) emitida. por el exoplaneta súper Tierra 55 Cancri e. El espectro muestra que el planeta podría estar rodeado por una atmósfera rica en dióxido de carbono o monóxido de carbono y otros volátiles, no sólo rocas vaporizadas. El gráfico compara los datos recopilados por NIRCam (puntos naranjas) y MIRI (puntos morados) con dos modelos diferentes. El modelo A, en rojo, muestra cómo debería verse el espectro de emisión de 55 Cancri e si tuviera una atmósfera de roca vaporizada. El modelo B, en azul, muestra cómo se vería el espectro de emisión si el planeta tuviera una atmósfera rica en volátiles desgasificada por un océano de magma cuyo contenido de volátiles es similar al del manto terrestre. Los datos de MIRI y NIRCam son consistentes con el modelo rico en volatilidad. La cantidad promedio de luz infrarroja emitida por el planeta (MIRI) muestra que su temperatura diurna es significativamente más baja de lo que sería si no tuviera una atmósfera que distribuyera el calor del lado diurno al lado nocturno. La caída del espectro entre 4 y 5 micrones (datos NIRCam) puede explicarse por la absorción de estas longitudes de onda por las moléculas de monóxido de carbono o dióxido de carbono en la atmósfera. El espectro se produjo midiendo el brillo de luz de 4 a 5 micrones con el espectrómetro NIRCam GRISM de Webb y de luz de 5 a 12 micrones con el espectrómetro MIRI de baja resolución, antes, durante y después de mover el planeta detrás de su estrella (el eclipse secundario). La cantidad de cada longitud de onda emitida por el planeta (eje y) se calculó restando el brillo de la estrella sola (durante el eclipse secundario) del brillo de la estrella y el planeta combinados (antes y después del eclipse). Cada observación duró aproximadamente ocho horas. Tenga en cuenta que los datos de NIRCam se han desplazado verticalmente para alinearse con el modelo B. Aunque las diferencias de brillo entre cada longitud de onda en la banda NIRCam se derivan de la observación (los datos sugieren un valle entre 4 y 5 micrones), el brillo absoluto (la posición vertical de este valle) no se pudo medir con precisión debido al ruido en los datos.
[Image description: Graph showing the brightness of light captured by Webb’s NIRCam and MIRI instruments plotted alongside two different model emission spectra, and an illustration of the planet and its star in the background.] Créditos: NASA, ESA, CSA, J. Olmsted (STScI), R. Hu (JPL), A. Bello-Arufe (JPL), M. Zhang (Universidad de Chicago), M. Zilinskas (SRON Instituto Holandés de Investigación Espacial) )

Cuando el equipo analizó los datos de NIRCam, vio tendencias consistentes con una atmósfera rica en volatilidad. «Vemos una caída en el espectro entre 4 y 5 micrones: menos luz llega al telescopio». explicó el coautor Aaron Bello-Arufe, también del JPL. «Esto sugiere la presencia de una atmósfera que contiene monóxido de carbono o dióxido de carbono, los cuales absorben estas longitudes de onda de luz».

Este apasionante descubrimiento profundizará nuestra comprensión de los exoplanetas y sus atmósferas. Las capacidades de Webb también permitirán a los científicos continuar explorando planetas rocosos y ampliar los límites de la investigación de exoplanetas.

Referencia de la revista

  1. Hu, R., Zhang, M., Paragas, K., Zilinskas, M., Van Buchem, C., Bess, M., Patel, J., Ito, Y., Damiano, M., Scheucher, M. , Oza, AV, Knutson, HA, Miguel, Y., Dragomir, D., Brandeker, A. y Demory, B. (2024). Una atmósfera secundaria en el exoplaneta rocoso 55 Cancri e. Naturaleza, 1-2. YO: 10.1038/s41586-024-07432-x
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Los físicos finalmente confirman la asombrosa predicción de Einstein sobre los agujeros negros: ScienceAlert

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Los físicos finalmente confirman la asombrosa predicción de Einstein sobre los agujeros negros: ScienceAlert

Los mecanismos detallados de cómo la materia cae sobre un agujero negro desde fuera del horizonte de sucesos se han revelado en un nuevo artículo.

Como predijo la teoría de la gravedad de Einstein, hay un punto en el que la materia deja de girar alrededor del agujero negro y cae hacia abajo, hundiéndose precipitadamente más allá del punto de no retorno.

Hoy, gracias a los datos radiológicos de un agujero negro activo, por fin tenemos pruebas de la existencia de esta «región de inmersión».

«La teoría de Einstein predijo que esta caída final existiría, pero esta es la primera vez que hemos podido demostrar que sucede». dice el físico teórico Andrew Mummery de la Universidad de Oxford en el Reino Unido.

«Piense en ello como un río que se convierte en una cascada: hasta ahora hemos mirado el río. Esta es la primera vez que vemos la cascada».

La materia que se mueve hacia un agujero negro no sigue una línea recta. Da vueltas y vueltas, como agua arremolinándose, girando en espiral, inexorablemente hacia una alcantarilla. No es una comparación inútil: la comparación es tan adecuada que los científicos utilizan vórtices de agua arremolinados para estudiar los entornos alrededor de los agujeros negros.

La Vía Láctea con la ubicación de MAXI J1820+070 marcada por una cruz blanca. Barra lateral: datos de Chandra que muestran el parpadeo de un agujero negro en 2018. (NASA/CXC/Universidad de París/Sr. Espinasse et al./PanSTARRS)

Estudiar los agujeros negros en sí es un poco complicado, porque el espacio-tiempo distorsionado que los rodea es muy extremo.

Pero hace varias décadas, el trabajo teórico de Albert Einstein predijo que a cierta proximidad del agujero negro, la materia ya no podría seguir una órbita circular estable y caería directamente hacia abajo, como el agua sobre el borde del agujero negro. drenaje similar.

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No hay razón para creer que no sea así (la materia debe cruzar el horizonte de sucesos de una forma u otra, y la teoría de la gravedad de Einstein ha resistido un escrutinio generalizado), pero de lo que los astrofísicos no están seguros es de si Sería capaz de detectarlo.

El trabajo de Mummery y sus colegas tuvo varias partes. Uno de ellos fue el desarrollo de simulaciones numéricas y modelos que describen la región de inmersión para revelar el tipo de luz que emite. Después de eso, necesitaban evidencia observacional que contuviera la misma emisión de la región de inmersión.

El agujero negro en cuestión se encuentra en un sistema a unos 10.000 años luz de distancia llamado MAXI J1820+070. Este sistema contiene un agujero negro de aproximadamente 8,5 veces la masa del Sol y una estrella compañera binaria, cuyo agujero negro elimina material a medida que el par de objetos orbita, alimentándose en ráfagas que se manifiesta como parpadeo de rayos X.

Los astrónomos observaron este agujero negro para comprender mejor su comportamiento, por lo que los investigadores pudieron acceder a datos de muy alta calidad obtenidos mediante rayos X. nustar Y MEJOR Instrumentos en órbita terrestre baja. Se centraron particularmente en una explosión que ocurrió en 2018.

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Estudios anteriores habían señalado que durante las observaciones de esta explosión se detectó un brillo adicional que realmente no podía explicarse.

A estudio 2020 Se planteó la hipótesis de que este resplandor podría surgir de la región de la órbita circular estable más interna, es decir, la zona de inmersión. Mummery y sus colegas estudiaron este brillo con especial cuidado y descubrieron que coincidía con la emisión que habían obtenido de sus simulaciones.

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Según los investigadores, esto finalmente establece sin lugar a dudas la existencia de la región de inmersión, brindándonos una nueva sonda para el régimen gravitacional extremo en la región inmediatamente fuera del horizonte de sucesos de un agujero negro.

«Lo que es realmente emocionante es que hay muchos agujeros negros en la galaxia, y ahora tenemos una nueva y poderosa técnica para usarlos para estudiar los campos gravitacionales más fuertes conocidos». Mama dice.

“Creemos que esto representa un nuevo e interesante avance en el estudio de los agujeros negros, que nos permitirá estudiar esta última región a su alrededor.

Sólo entonces podremos comprender completamente la fuerza gravitacional. Esta inmersión final del plasma ocurre en el borde mismo de un agujero negro y muestra la materia reaccionando a la gravedad en su forma más fuerte posible. »

La investigación fue publicada en el Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society.

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“Todo el mundo tiene que hacer esto”

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“Todo el mundo tiene que hacer esto”

Un ex capitán de la Fuerza Aérea de 90 años rompió un récord cuando fue lanzado al espacio el domingo por la mañana en el primer vuelo espacial tripulado de Blue Origin en casi dos años.

Ed Dwight, cuya biografía de Blue Origin dice que nació en 1933 y creció en Kansas City, Kansas, describió el vuelo del domingo como una experiencia que «le cambió la vida».

Dwight fue una de las seis personas a bordo y se unió a Mason Angel, Sylvain Chiron, Kenneth L. Hess, Carol Schaller y Gopi Thotakura en el viaje. El lanzamiento del domingo marcó la primera vez que New Shepard de Blue Origin envió humanos al espacio desde agosto de 2022.

El cohete despegó alrededor de las 9:35 a. m., hora central, desde un sitio cerca de Van Horn, Texas, y regresó a la Tierra en 10 minutos, escribió Blue Origin en una publicación en X, anteriormente Twitter, donde la compañía espacial compartió actualizaciones y videos de vuelos. En el momento de la publicación se desconocía el coste por persona de los vuelos espaciales.

«Blue Origin completó con éxito su séptimo vuelo espacial tripulado y el vuelo número 25 del programa New Shepard», escribió la compañía espacial en un comunicado.

La cápsula que transportaba a los pasajeros aterrizó alrededor de las 9:45 a.m. Aunque sólo se desplegaron dos de sus tres paracaídas, no planteó ningún problema grave para el aterrizaje.

Cuando la puerta de la cápsula se abrió alrededor de las 10 a.m., apareció Dwight y dijo que estaba «extasiado», según el video del lanzamiento y aterrizaje de Blue Origin.

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«Pensé que no lo necesitaba en mi vida, pero mentí», dijo Dwight. «Es una experiencia que cambia la vida. Todo el mundo tiene que vivirla».

Semana de noticias El domingo, nos comunicamos con los representantes de Dwight y Blue Origin por correo electrónico para hacer comentarios.

El ex capitán de la Fuerza Aérea Ed Dwight fue una de las seis personas a bordo del vuelo espacial de Blue Origin que se lanzó desde Texas el 19 de mayo de 2024. A los 90 años, Dwight se convirtió en la persona de mayor edad en…


Robby Klein/Contorno/Getty

Blue Origin, la compañía de viajes espaciales fundada por Jeff Bezos, envió a 37 personas -incluida la tripulación del domingo- al espacio a bordo de su cohete New Shepard.

Los vuelos espaciales convirtieron a Dwight, un ex capitán de la Fuerza Aérea convertido en escultor, en la persona de mayor edad en ir al espacio. Superó el récord anterior establecido por el actor William Shatner, quien también tenía 90 años cuando viajó al espacio a bordo del New Shepard de Blue Origin en 2021.

Después de que Dwight fuera elegido por primera vez para un asiento de vuelo de Blue Origin, patrocinado por la organización sin fines de lucro Space for Humanity y la Fundación Jaison y Jamie Robinson, habló sobre la aventura en una entrevista con Los New York Times que fue publicado en abril. Dwight dijo que después de décadas de espera, su viaje «es un evento natural que debería haber ocurrido en algún momento».

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«Toda mi vida se ha centrado en hacer las cosas», dijo. «Este es el clímax».

En 1961, Dwight fue seleccionado por el presidente John F. Kennedy para ser «el primer candidato a astronauta negro del país, pero nunca tuvo la oportunidad de volar», según el comunicado de Blue Origin.

Poco antes del regreso de Dwight a la Tierra, Blue Origin compartió un vídeo en las redes sociales que destacaron su recorrido.

«Pronto, Ed Dwight completará una misión que comenzó hace 63 años», escribió Blue Origin en X y YouTube.

En un publicar enBlue Origin compartió un video de los pasajeros dentro de la cápsula durante su vuelo espacial y escribió: «Cambiado para siempre».