En los últimos años, nuestra comprensión de las atmósferas de los Júpiter calientes se ha ampliado enormemente. Por el contrario, las propiedades atmosféricas de las supertierras calientes de menor masa permanecen en gran medida desconocidas.
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| Fuente: Ron Miller. NASA. |
Es debido a que sus profundidades de tránsito menos profundas y escalas atmosféricas más pequeñas producen señales espectroscópicas mucho más débiles que son más difíciles de detectar dadas nuestras capacidades de observación actuales.
Sin embargo, estas atmósferas son de gran interés científico: en particular, se prevé que sean extraordinariamente diversas, potencialmente ricas en carbono, silicato y/o vapores de agua. Es probable que sus composiciones atmosféricas reflejen la formación variada y las historias evolutivas que han experimentado las supertierras, y pueden arrojar luz sobre estos mundos tan desconocidos.
Una supertierra de particular interés es el cercano planeta con tránsitos 55 Cancri e, cuya existencia fue sugerida por primera vez por McArthur et al. (2004). Dawson y Fabrycky (2010) determinaron más tarde que su período derivado inicialmente de 2.808 días era un alias de su verdadero período mucho más corto de unas 18 horas; este valor fue refinado recientemente por Bourrier et al. (2018).
55 Cnc e tiene una masa de unas 8 M⊕ y un radio de unos 2 R⊕ y orbita en una estrella G8V brillante (del tipo solar). El período orbital ultracorto de 55 Cnc e da como resultado una temperatura de equilibrio superior a 2000 K, lo que potencialmente conduce a propiedades atmosféricas altamente exóticas.
Si bien la densidad aparente del planeta (similar a la terrestre) indica que podría albergar una atmósfera, varios intentos de observación no han podido detectar definitivamente su presencia. En particular, Ehrenreich et al. (2012) no encontraron evidencia de una atmósfera de hidrógeno extendida (exosfera) y Esteves et al (2017) y Jindal et al. (2020) derivaron límites en la absorción de agua consistentes con el exoplaneta que tiene una atmósfera pobre en hidrógeno o una atmósfera rica en hidrógeno que está significativamente empobrecida en vapor de agua. Demory et al. midieron la curva de fase fotométrica de 55 Cnc e a 4.5 μm con el telescopio espacial Spitzer, encontrando un gran contraste de temperatura entre los lados permanente del día y la noche del exoplaneta, un punto caliente en el lado del día desplazado en 40 grados del punto subestelar (el exoplaneta presenta siempre la misma cara a su estrella, como hace la Luna con la Tierra) y fuertes variaciones temporales en la temperatura.
Utilizando datos de espectroscopia del telescopio espacial Hubble (HST), Tsiaras et al. (2016) informaron la detección de una atmósfera alrededor de 55 Cnc e y sugirieron que probablemente sea rica en hidrógeno, con una altura de gran escala y una alta relación C/O. Indican que el HCN es el candidato molecular más probable capaz de explicar las características detectadas a 1,42 y 1,54 μm, pero advierten que las observaciones adicionales en un rango de longitud de onda más amplio ayudarían a confirmar los resultados.
Hammond y Pierrehumbert (2017) modelaron la curva de fase de 55 Cnc e utilizando un modelo de circulación global atmosférica (GCM) y encontraron que una mezcla del 90% al 10% de H2 y N2 en la atmósfera con especies formadoras de nubes como el SiO podían aproximar las variaciones de fase observadas.
Sin embargo, un análisis complementario de Angelo y Hu (2017) encontró que la atmósfera probablemente esté dominada por CO o N2 con una abundancia mínima de H2O o CO2. Más recientemente, Miguel (2019) exploró la composición química esperada de la atmósfera de 55 Cnc e, y concluyó que los espectros de transmisión deberían mostrar características fuertes de NH3 y HCN en longitudes de onda de infrarrojo medio a largo si la atmósfera es rica en nitrógeno. como se puede esperar del gran contraste de temperatura día-noche (Hammond & Pierrehumbert 2017).
Recientes resultados de Deibert et al. (2021) con espectroscopía de alta resolución de 55 Cnc e de 950 a 2350 nm, no pudieron detectar una atmósfera en 55 Cancri e utilizando la técnica de la correlación cruzada Doppler, aplicada en exoplanetas Júpiter calientes.
Algunas entradas sobre 55 Cancri e:
2016. 55 Cancri e y otros planetas infernales.
https://exoplanetashabitables.blogspot.com/2016/06/55-cancri-e-y-otros-planetas-infernales.html
2018. La atmósfera de 55 Cancri e.
https://exoplanetashabitables.blogspot.com/2018/07/la-atmosfera-infernal-de-la-supertierra.html
2011. Winn anuncia los tránsitos de 55 Cancri e, una estrella que puede verse a simple vista.
http://arxiv.org/abs/1104.5230
2012. Madhusudhan y su propuesta sobre los planetas de carbono.
http://arxiv.org/abs/1210.2720
2012. Demory detecta la emisión térmica con Spitzer. Se detectaba luz de un planeta rocoso en otra estrella.
http://arxiv.org/abs/1205.1766
2015. Demory detecta la viabilidad en la emisión térmica del planeta.
http://arxiv.org/abs/1505.00269
2015. Tsiaras detecta por primera vez una atmósfera en un planeta terrestre de otra estrella. El resultado no ha sido confirmado.
http://arxiv.org/abs/1511.08901
2016. Demory. Se muestran las diferencias de temperatura entre la noche y el día.
Aparece una zona especialmente caliente.
http://arxiv.org/abs/1604.05725
2016. Indicios poco robustos de una exosfera de Sodio (3σ) y calcio ionizado (4σ)
http://arxiv.org/abs/1606.08447
2017. Búsqueda de agua en la atmósfera de 55 Cancri e desde observatorios terrestres. La introducción es un buen resumen de la situación de los estudios del planeta.
http://arxiv.org/abs/1705.03022
2017, Isabel Angelo y Renyu Hu intentan determinar la atmósfera de 55 Cancri e. Proponen una gruesa atmósfera de 1,4 atmósferas dominada por CO o N2, con menos abundancias de H2O o CO2.
http://arxiv.org/abs/1710,03342
2017. Hammond y Pierrehumbert analizan la fotométrica térmica para determinar la atmósfera del planeta. Los datos parecen consistentes con una atmósfera (más gruesa que la puramente mineral), de 5 atmósferas.
http://arxiv.org/abs/1710.03556
2018. Tamburo et al. confirman la variabilidad del eclipse secundario.
http://arxiv.org/abs/1804.03735
2018. Análisis del sistema 55 Cancri. Se aportan nuevas mediciones de 55 Cancri e. Masa: 8 Mt. Radio: 1,88 Rt. Densidad: 6,7 g/cm3.
http://arxiv.org/abs/18071.04301
2020. Se utiliza la técnica de la correlación cruzada Doppler para imponer restricciones a las posibles especies de la atmósfera.
https://arxiv.org/pdf/2007.03115.pdf
2021. Deibert et al. No puede confirmarse la atmósfera de hidrógeno de 55 Cancri e.
https://arxiv.org/pdf/2102.08965.pdf
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