55 Cancri e, una súper Tierra con un océano de magma

La variedad de planetas que orbitan estrellas distantes es fascinante. Con cada nueva observación, los astrónomos descubren mundos que, para algunos, no tienen equivalente en el Sistema Solar. Durante la última década, los investigadores han estudiado particularmente «Júpiter caliente», planetas gaseosos gigantes comparables a Júpiter pero que están más cerca de su estrella que Mercurio del Sol. Midieron la composición de sus atmósferas, la velocidad del viento o las temperaturas que prevalecen allí. El nuevo desafío hoy se refiere a los «superterres», planetas más pequeños que Neptuno y cuya masa es entre una y diez veces mayor que la de la Tierra. Hasta ahora, ha sido difícil estudiar sus características en detalle desde su espectro de luz. Gracias a 80 horas de observación con el telescopio espacial Spitzer , Brice-Olivier Demory, del grupo de astrofísica del laboratorio Cavendish, en el Reino Unido, y sus colegas lograron establecer el primer mapa de temperatura de un súper-Tierra: 55 Cancri e.

Este planeta 2 veces el tamaño de la Tierra fue descubierto indirectamente en 2004 alrededor de una estrella ubicada a 40 años luz de la Tierra. Fue la primera súper Tierra en tránsito, la disminución del brillo de la estrella cuando pasó el planeta, en 2011. Sesenta veces más cerca de su estrella que la Tierra del Sol, realiza una revolución en menos de un día. Esta proximidad también implica que el planeta está en rotación sincrónica, es decir que siempre tiene el mismo lado de su estrella (como la Luna frente a la Tierra).

Brice-Olivier Demory y sus colegas utilizaron los datos del detector infrarrojo del telescopio espacial Spitzer para establecer un mapa de la temperatura de la superficie del planeta 55 Cancri e. Los astrofísicos han medido la curva de brillo de la estrella, parte de la cual en el infrarrojo corresponde a la emisión térmica del planeta. Por lo tanto, dependiendo de si el planeta tiene regiones más o menos calientes hacia la Tierra, la curva de brillo del sistema varía muy ligeramente. Estas variaciones son muy difíciles de medir, ya que representan como máximo 200 millonésimas del flujo promedio ! Sin embargo, los investigadores lograron capturarlos y establecer un mapa global de la temperatura del planeta.

El resultado más significativo es la diferencia de temperatura entre el hemisferio expuesto a la estrella y el que se hundió en la sombra: 2700 contra 1380 Kelvin. Esta fuerte disparidad implica que hay muy poca circulación atmosférica, de lo contrario los vientos habrían redistribuido hacia el lado nocturno el calor acumulado en el lado del día. Por lo tanto, el planeta probablemente esté desprovisto de atmósfera (en la Luna, por ejemplo, hay una diferencia de 250 ° C entre los dos hemisferios debido a la ausencia de atmósfera, mientras que en Venus, cuya atmósfera es muy densa, reina una temperatura homogénea de alrededor de 450 ° C). Este punto es interesante porque la súper Tierra, debido a su masa intermedia, puede tener una estructura rocosa, como la tierra, o una estructura de tipo gas, con un núcleo rocoso rodeado de una atmósfera espesa, como Neptuno. El contraste de temperatura en 55 Cancri e suplica más bien a favor de un planeta rocoso y sin atmósfera.

Sin embargo, una segunda observación parece contradecir esta tabla. Los astrofísicos han notado que la región más popular del planeta no es la región desde la cual se vería la estrella cenital en el cielo (donde el poder de la radiación estelar por unidad de área es máximo), sino una región desplazada por aproximadamente 40 ° hacia el este. Esto podría explicarse si hubiera una buena circulación atmosférica. Se supone que el planeta está desprovisto de atmósfera ! Cómo explicar esta paradoja ?

Uno puede imaginar la presencia de una atmósfera espesa rica en silicatos (pequeñas partículas de roca en suspensión). En el hemisferio muy caliente, las corrientes térmicas acumularían calor en la zona este de 40 °, mientras que en el hemisferio frío, los silicatos se condensarían en nubes mucho menos móviles. Pero la hipótesis de una atmósfera no se sostiene: el planeta está demasiado cerca de la estrella y el viento estelar debería haber dispersado la atmósfera durante mucho tiempo. Otra posibilidad es que la zona caliente esté formada por roca fundida, que sería posible a temperaturas del orden de 2700 Kelvin. En otras palabras, 55 Cancri e tendrían un océano de magma !

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