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55 Cáncer y

55 Cancri e (abreviado 55 Cnc e , también conocido como Janssen / ˈ dʒ æ n s ən / ) es un exoplaneta que orbita una estrella anfitriona similar al Sol , 55 Cancri A . La masa del exoplaneta es de aproximadamente ocho masas terrestres y su diámetro es aproximadamente el doble del de la Tierra . [3] 55 Cancri e fue descubierto el 30 de agosto de 2004, lo que lo convirtió en la primera supertierra descubierta alrededor de una estrella de secuencia principal , precediendo a Gliese 876 d por un año. Es el planeta más interno de su sistema planetario , y tarda menos de 18 horas en completar una órbita. Sin embargo, hasta las observaciones y nuevos cálculos de 2010, se pensaba que este planeta tardaba unos 2,8 días en orbitar la estrella . [5]

Debido a su proximidad a su estrella, 55 Cancri e es extremadamente caliente, con temperaturas en el lado diurno que superan los 3000 Kelvin . [6] Se observa que la emisión térmica del planeta es variable, posiblemente como resultado de la actividad volcánica . [7] Se ha propuesto que 55 Cancri e podría ser un planeta de carbono . [8]

La atmósfera de 55 Cancri e ha sido estudiada extensamente, con resultados variables. Los estudios iniciales sugirieron una atmósfera rica en hidrógeno y helio , [9] pero estudios posteriores no lograron confirmarlo, apoyando en cambio una atmósfera compuesta de moléculas más pesadas, [10] posiblemente solo una atmósfera delgada de roca vaporizada. [11] Más recientemente, a partir de 2024, las observaciones del JWST descartaron el escenario de una atmósfera de vapor de roca y proporcionaron evidencia de una atmósfera sustancial rica en dióxido de carbono o monóxido de carbono . [12]

Nombre

En julio de 2014, la Unión Astronómica Internacional (UAI) lanzó NameExoWorlds , un proceso para dar nombres propios a ciertos exoplanetas y sus estrellas anfitrionas. [13] El proceso implicó la nominación pública y la votación de los nuevos nombres. [14] En diciembre de 2015, la UAI anunció que el nombre ganador era Janssen para este planeta. [15] El nombre ganador fue presentado por la Asociación Real Holandesa de Meteorología y Astronomía de los Países Bajos . Honra al fabricante de anteojos Zacharias Janssen , quien a veces se asocia con la invención del telescopio. [16]

Descubrimiento

Al igual que la mayoría de los planetas extrasolares encontrados antes de la misión Kepler , 55 Cancri e fue descubierto detectando variaciones en la velocidad radial de su estrella . Esto se logró haciendo mediciones sensibles del desplazamiento Doppler del espectro de 55 Cancri A. En el momento de su descubrimiento, se sabía que otros tres planetas orbitaban alrededor de la estrella. Después de tener en cuenta estos planetas, quedó una señal de alrededor de 2,8 días, lo que podría explicarse por un planeta de al menos 14,2 masas terrestres en una órbita muy cercana. [1]

Las mismas mediciones se utilizaron para confirmar la existencia del incierto planeta 55 Cancri c . 55 Cancri e fue uno de los primeros planetas extrasolares con una masa comparable a la de Neptuno en ser descubierto. Fue anunciado al mismo tiempo que Gliese 436 b , otro " Neptuno caliente " que orbita alrededor de la estrella enana roja Gliese 436 .

Planeta desafiado

En 2005, Jack Wisdom cuestionó la existencia del planeta e en un nuevo análisis de los datos. Sugirió que el planeta de 2,8 días era un alias y, por separado, que había un planeta de 260 días en órbita alrededor de 55 Cancri. En 2008, Fischer et al. publicaron un nuevo análisis [5] que parecía confirmar la existencia del planeta de 2,8 días y del planeta de 260 días. Sin embargo, Dawson y Fabrycky demostraron en 2010 que el planeta de 2,8 días era un alias; [2] su período real era de 0,7365 días.

Tránsito

El tránsito del planeta alrededor de su estrella anfitriona se anunció el 27 de abril de 2011, basándose en dos semanas de seguimiento fotométrico casi continuo con el telescopio espacial MOST . [17] Los tránsitos se producen con el período (0,74 días) y la fase que habían predicho Dawson y Fabrycky. Este es uno de los pocos tránsitos planetarios que se han confirmado alrededor de una estrella conocida y ha permitido realizar investigaciones sobre la composición del planeta.

Órbita y rotación

55 Cancri e orbita muy cerca de su estrella madre; con una distancia orbital promedio de 0,01544 ± 0,00005 UA , tarda solo 18 horas en completar una órbita. El análisis de sus tránsitos revela que su inclinación orbital es de aproximadamente 83,6°, [3] y parece estar cerca de estar alineada con la rotación de su estrella madre, con una oblicuidad de 23+14°
-12°, lo que favorece escenarios de migración interna dinámicamente suave para este planeta. [18] 55 Cancri e también puede ser coplanar con el próximo planeta en el sistema, 55 Cancri b . [19]

Debido a su antigüedad y proximidad a la estrella, es extremadamente probable que el planeta esté bloqueado por mareas , lo que significa que un hemisferio, conocido como lado diurno, está permanentemente de cara a la estrella, mientras que el otro, el lado nocturno, siempre está de cara opuesta a ella. [20]

Características

Impresión artística de 55 Cancri e como un planeta de lava
Impresión artística de 55 Cancri e con una atmósfera espesa
Póster de la NASA "Exoplanet Travel Bureau" para 55 Cancri e

55 Cancri e recibe más radiación que Gliese 436 b . [21] El lado del planeta que mira hacia su estrella tiene temperaturas de más de 2000 Kelvin (aproximadamente 1700 grados Celsius o 3100 Fahrenheit), lo suficientemente caliente como para derretir el hierro . [22] El mapeo infrarrojo con el Telescopio Espacial Spitzer indicó una temperatura promedio del lado diurno de 2700 K (2430 °C; 4400 °F) y una temperatura promedio del lado nocturno de alrededor de 1380 K (1110 °C; 2020 °F). [23] Un nuevo análisis de los datos de Spitzer en 2022 encontró una temperatura más cálida en el lado diurno de 3770 K (3500 °C; 6330 °F) y estableció un límite superior de 1650 K (1380 °C; 2510 °F) en la temperatura del lado nocturno. [6]

Inicialmente se desconocía si 55 Cancri e era un pequeño gigante gaseoso como Neptuno o un gran planeta rocoso terrestre . En 2011, se confirmó un tránsito del planeta, lo que permitió a los científicos calcular su densidad. Al principio se sospechó que era un planeta de agua . [17] [24] Como las observaciones iniciales no mostraron hidrógeno en su firma Lyman-alfa durante el tránsito, [19] Ehrenreich especuló que sus materiales volátiles podrían ser dióxido de carbono en lugar de agua o hidrógeno . [19]

Una posibilidad alternativa es que 55 Cancri e sea un planeta sólido formado por material rico en carbono en lugar del material rico en oxígeno que compone los planetas terrestres del Sistema Solar . [25] En este caso, aproximadamente un tercio de la masa del planeta sería carbono, gran parte del cual podría estar en forma de diamante como resultado de las temperaturas y presiones en el interior del planeta. Se necesitan más observaciones para confirmar la naturaleza del planeta. [26] [8]

Un tercer argumento es que las fuerzas de marea, junto con las fuerzas centrífugas orbitales y rotacionales, pueden confinar parcialmente una atmósfera rica en hidrógeno en el lado nocturno. [27] Suponiendo una atmósfera dominada por especies volcánicas y un gran componente de hidrógeno, las moléculas más pesadas podrían estar confinadas dentro de latitudes < 80° mientras que el hidrógeno volátil no lo está. Debido a esta disparidad, el hidrógeno tendría que difundirse lentamente hacia el lado diurno donde la radiación de rayos X y ultravioleta lo destruiría . Para que este mecanismo haya tenido efecto, es necesario que 55 Cancri e se haya bloqueado marealmente antes de perder la totalidad de su envoltura de hidrógeno. Este modelo es consistente con las mediciones espectroscópicas que afirman haber descubierto la presencia de hidrógeno [28] [29] y con otros estudios que no pudieron descubrir una tasa significativa de destrucción de hidrógeno. [19] [30]

En febrero de 2016, se anunció que el telescopio espacial Hubble de la NASA había detectado cianuro de hidrógeno , pero no vapor de agua, en la atmósfera de 55 Cancri e, lo que solo es posible si la atmósfera es predominantemente de hidrógeno o helio . Esta es la primera vez que se analizó con éxito la atmósfera de un exoplaneta supertierra . [31] [32] En noviembre de 2017, se anunció que las observaciones infrarrojas con el telescopio espacial Spitzer indicaron la presencia de un océano de lava global oscurecido por una atmósfera con una presión de aproximadamente 1,4 bar, ligeramente más espesa que la de la Tierra . La atmósfera puede contener sustancias químicas similares a la atmósfera de la Tierra, como nitrógeno y posiblemente oxígeno , para provocar los datos infrarrojos observados por Spitzer. [33] [34] En contradicción con los hallazgos de febrero de 2016, un estudio espectroscópico en 2012 no logró detectar hidrógeno escapando de la atmósfera, [19] y un estudio espectroscópico en 2020 no logró detectar helio escapando, lo que indica que el planeta probablemente no tiene una atmósfera primordial. [10] Estos datos no descartan atmósferas compuestas de moléculas más pesadas como el oxígeno y el nitrógeno.

Un estudio publicado en mayo de 2024 utilizó observaciones de la cámara de infrarrojo cercano y del instrumento de infrarrojo medio del telescopio espacial James Webb para producir un espectro de emisión térmica de 55 Cancri e en el rango de 4 a 12 μm. Estas mediciones descartaron la hipótesis de que el planeta es un mundo de lava cubierto por una "atmósfera tenue hecha de roca vaporizada", como se propuso anteriormente, e indicaron una "atmósfera volátil genuina probablemente rica en CO 2 o CO ". Los autores afirmaron que el océano de magma de 55 Cancri e podría estar desgasificando y manteniendo esta atmósfera. [12] [35] [36]

Vulcanismo

Las grandes variaciones de temperatura superficial en 55 Cancri e se han atribuido a una posible actividad volcánica que libera grandes nubes de polvo que cubren el planeta y bloquean las emisiones térmicas. [7] [37] Para 2022, la observación había mostrado una gran variabilidad en las profundidades de tránsito planetario, que puede atribuirse al vulcanismo a gran escala o a la presencia de un toro de gas variable coorbital con el planeta. [38]

Búsqueda de emisiones de radio

Dado que 55 Cancri e orbita a menos de 0,1 UA de su estrella anfitriona, algunos científicos plantearon la hipótesis de que podría causar destellos estelares sincronizados con el período orbital del exoplaneta. En 2011, una búsqueda de estas interacciones magnéticas entre estrellas y planetas que darían lugar a emisiones de radio coronales no detectó ninguna señal. [39]

Véase también

Referencias

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Enlaces externos

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