Exoplanetas: mundos más allá de nuestro sistema solar

El exoplaneta más joven que se ha descubierto tiene menos de un millón de años y gira en torno a Coku Tau 4, una estrella a 420 años luz de distancia. Los astrónomos dedujeron la presencia del planeta desde un enorme agujero en el disco polvoriento que rodea la estrella. El agujero es 10 veces el tamaño de la órbita de la Tierra alrededor del Sol y probablemente sea causado por el planeta que despeja un espacio en el polvo mientras orbita la estrella.

Crédito: NASA

Los exoplanetas son planetas más allá de nuestro propio sistema solar. Se han descubierto miles en las últimas dos décadas, principalmente con el telescopio espacial Kepler de la NASA. 

Estos mundos vienen en una gran variedad de tamaños y órbitas. Algunos son planetas gigantescos que se abrazan cerca de sus estrellas madre; otros son helados, algunos rocosos. La NASA y otras agencias están buscando un tipo especial de planeta: uno que sea del mismo tamaño que la Tierra, orbitando una estrella similar al Sol en la zona habitable.

La zona habitable es el rango de distancias desde una estrella donde la temperatura de un planeta permite océanos de agua líquida, críticos para la vida en la Tierra. La primera definición de la zona se basó en el equilibrio térmico simple, pero los cálculos actuales de la zona habitable incluyen muchos otros factores, incluido el efecto invernadero de la atmósfera de un planeta. Esto hace que los límites de una zona habitable sean "borrosos".  

Los astrónomos anunciaron en agosto de 2016 que pueden haber encontrado un  planeta que orbita Proxima Centauri . El nuevo mundo, conocido como Proxima b, es aproximadamente 1.3 veces más masivo que la Tierra, lo que sugiere que el exoplaneta es un mundo rocoso, según los investigadores. El planeta también se encuentra en la zona habitable de la estrella  , a solo 4.7 millones de millas (7.5 millones de kilómetros) de su estrella anfitriona. Completa una órbita cada 11.2 días terrestres. Como resultado, es probable que el exoplaneta esté bloqueado por mareas, lo que significa que siempre muestra la misma cara a su estrella anfitriona, al igual que la luna muestra solo una cara (el lado más cercano) a la Tierra.

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escubrimientos tempranos

Si bien los exoplanetas no se confirmaron hasta la década de 1990, durante años los astrónomos se convencieron de que estaban allí. Eso no fue solo una ilusión, sino por lo lento que gira nuestro propio sol y otras estrellas como él, dijo el astrofísico de la Universidad de Columbia Británica Jaymie Matthews a Space.com. Matthews, el científico de la misión del observador ocasional del telescopio exoplaneta MOST (Microvariabilidad y Oscilaciones de STars), estuvo involucrado en algunos de los primeros descubrimientos de exoplanetas.

Los astrónomos tenían una historia de origen para nuestro sistema solar. En pocas palabras, una nube giratoria de gas y polvo (llamada nebulosa protosolar) colapsó bajo su propia gravedad y formó el sol y los planetas. A medida que la nube colapsaba, la conservación del momento angular significaba que el futuro sol debería haber girado más y más rápido. Pero, mientras el sol contiene el 99.8 por ciento de la masa del sistema solar, los planetas tienen el 96 por ciento del momento angular. Los astrónomos se preguntaron por qué el sol gira tan lentamente.

El joven sol habría tenido un campo magnético muy fuerte, cuyas líneas de fuerza se extendían hacia el disco de gas arremolinado del que se formarían los planetas. Estas líneas de campo se conectaron con las partículas cargadas en el gas y actuaron como anclas, ralentizando el giro del sol en formación y haciendo girar el gas que eventualmente se convertiría en los planetas. La mayoría de las estrellas, como el sol, giran lentamente, por lo que los astrónomos infirieron que se produjo el mismo "frenado magnético" para ellos, lo que significa que la formación del planeta debe haber ocurrido para ellos. La implicación: los planetas deben ser comunes alrededor de estrellas similares al sol.

Por esta razón y otras, los astrónomos al principio restringieron su búsqueda de exoplanetas a estrellas similares al sol, pero los primeros dos descubrimientos fueron alrededor de un púlsar (cadáver que gira rápidamente de una estrella que murió como una supernova) llamado PSR 1257 + 12, en 1992. El primer descubrimiento confirmado de un mundo en órbita alrededor de una estrella similar al sol, en 1995, fue 51 Pegasi b, un planeta de masa de Júpiter 20 veces más cercano a su sol que nosotros al nuestro. Eso fue una sorpresa. Pero otra rareza apareció siete años antes que insinuaba la riqueza de los exoplanetas por venir.

Un equipo canadiense descubrió un planeta de tamaño Júpiter alrededor de Gamma Cephei en 1988, pero debido a que su órbita era mucho más pequeña que la de Júpiter, los científicos no reclamaron una detección planetaria definitiva. "No esperábamos planetas como ese. Era lo suficientemente diferente de un planeta en nuestro propio sistema solar que fueron cautelosos ", dijo Matthews.  

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xplosión de datos

La mayoría de los primeros descubrimientos de exoplanetas fueron enormes gigantes gaseosos del tamaño de Júpiter (o más grandes) que orbitan cerca de sus estrellas madre. Esto se debe a que los astrónomos confiaban en la técnica de velocidad radial, que mide la "oscilación" de una estrella cuando un planeta o planetas la orbitan. Estos planetas grandes se cierran y producen un efecto correspondientemente grande en su estrella madre, lo que causa un bamboleo más fácil de detectar.

Antes de la era de los descubrimientos de exoplanetas, los instrumentos solo podían medir movimientos estelares hasta un kilómetro por segundo, demasiado imprecisos para detectar un bamboleo debido a un planeta. Ahora, algunos instrumentos pueden medir velocidades de hasta un centímetro por segundo, según Matthews. "En parte debido a una mejor instrumentación, pero también porque los astrónomos ahora tienen más experiencia en burlar las señales sutiles de los datos".

Hoy en día, hay más de 1.000 exoplanetas confirmados descubiertos por un único telescopio: el telescopio espacial Kepler, que llegó a su órbita en 2009 y cazó planetas habitables durante cuatro años. Kepler usa una técnica llamada método de "tránsito", que mide cuánto se atenúa la luz de una estrella cuando un planeta pasa frente a ella.

Kepler ha revelado una cornucopia de diferentes tipos de planetas. Además de los gigantes gaseosos y  los planetas terrestres , ha ayudado a definir una clase completamente nueva conocida como " súper-Tierras ": planetas que están entre el tamaño de la Tierra y Neptuno. Algunos de estos se encuentran en las zonas habitables de sus estrellas, pero los astrobiólogos están volviendo a la mesa de dibujo para considerar cómo podría desarrollarse la vida en tales mundos.

En 2014, los astrónomos de Kepler (incluido el antiguo estudiante de Matthews, Jason Rowe) dieron a conocer un método de "verificación por multiplicidad" que debería aumentar la velocidad a la que los astrónomos promueven planetas candidatos a planetas confirmados. La técnica se basa en la estabilidad orbital: muchos tránsitos de una estrella que ocurren con períodos cortos solo pueden ser debidos a planetas en órbitas pequeñas, ya que las estrellas que eclipsan multiplicadas que podrían imitar se expulsarían gravitatoriamente del sistema en solo unos pocos millones de años.

Mientras que los satélites Kepler (y French CoRoT) cazadores de planetas han terminado sus misiones originales, los científicos aún están extrayendo los datos de los descubrimientos, y hay más por venir. MOST todavía está en funcionamiento, y el TESS de la NASA (satélite de estudio de exoplanetas en tránsito), el CHEOPS suizo (caracterizando el satélite ExOPlanets) y las misiones PLATO de la ESA pronto recogerán la búsqueda de tránsito desde el espacio. Desde el suelo, el espectrógrafo HARPS en el telescopio de 3.6 metros La Silla de 3.6 metros del Observatorio Europeo Austral encabeza la búsqueda de bamboleo Doppler, pero hay muchos otros telescopios en la búsqueda. 

Un ejemplo demasiado descuidado, dijo Matthews, es el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA. Debido a que es sensible en el infrarrojo, puede detectar el perfil de temperatura de un exoplaneta y proporcionar información sobre su atmósfera.

Un diagrama que muestra los tamaños relativos de los nuevos planetas alienígenas descubiertos por Kepler, en comparación con la Tierra y Júpiter.

Crédito: NASA / Tim Pyle

Exoplanetas notables

Con casi 2.000 para elegir, es difícil reducir algunos. Los pequeños planetas sólidos en la zona habitable se destacan automáticamente, pero Matthews destacó otros cinco exoplanetas que han ampliado nuestra perspectiva sobre cómo se forman y evolucionan los planetas:

• 51 Pegasi b:  Como se mencionó anteriormente, este fue el primer planeta confirmado alrededor de una estrella similar al sol. La mitad de la masa de Júpiter, orbita alrededor de su sol aproximadamente a la distancia de Mercurio de nuestro Sol. 51 Pegasi b está tan cerca de su estrella madre que es probable que esté bloqueado por marea, lo que significa que un lado siempre está de frente a la estrella.
• HD 209458 b:  Este fue el primer planeta encontrado (en 1999) para transitar su estrella (aunque fue descubierto por la técnica de oscilación Doppler) y en los años posteriores se acumularon más descubrimientos. Fue el primer planeta fuera del sistema solar para el cual pudimos determinar aspectos de su atmósfera, incluido el perfil de temperatura y la falta de nubes. (Matthews participó en algunas de las observaciones usando MOST).
• 55 Cancri e:  Esta súper-Tierra orbita una estrella que es lo suficientemente brillante como para verse a simple vista, lo que significa que los astrónomos pueden estudiar el sistema con más detalle que casi cualquier otro. Su "año" dura solo 17 horas y 41 minutos (se reconoce cuando MOST miró el sistema durante dos semanas en 2011). Los teóricos especulan que el planeta puede ser rico en carbono, con un núcleo de diamante.
• HD 80606 b:  En el momento de su descubrimiento en 2001, mantuvo el récord como el exoplaneta más excéntrico jamás descubierto. Es posible que su órbita impar (que es similar al cometa de Halley alrededor del sol) pueda deberse a la influencia de otra estrella. Su órbita extrema haría que el entorno del planeta fuera extremadamente variable.
• WASP-33b: este planeta fue descubierto en 2011 y tiene una especie de capa de "protección solar", una estratosfera, que absorbe parte de la luz visible y ultravioleta de su estrella madre. Este planeta no solo orbita su estrella "hacia atrás", sino que también activa las vibraciones en la estrella, vistas por el satélite MOST. 

Abell 30: la estrella moribunda que volvió a nacer

A veces, en el Cosmos, algunas estrellas moribundas vuelven a nacer. Esto es lo que acaba de comprobar un equipo internacional de astrónomos, dirigido por Martín A. Guerrero Roncel, del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), al observar la insólita evolución de la nebulosa planetaria Abell 30.

Las nebulosas planetarias constituyen una de las etapas finales en la vida de estrellas de masa intermedia, como el Sol, y están formadas por una estrella central muy densa y caliente y una envoltura gaseosa fluorescente. "En un periodo de unos 20-30.000 años, la nebulosa se disipa y el brillo de la estrella central se va extinguiendo", señala Martín Guerrero. "Sin embargo, hay unos pocos casos, en torno a uno de cada 1.000, en los que la estrella revive gracias a un estallido termonuclear tardío de su capa de helio, lo que vuelve a generar una nueva nebulosa planetaria".

Este es el caso de la nebulosa Abell 30, que muestra en sus regiones centrales una serie de grumos de material pobre en hidrógeno y una estructura con forma de hoja de trébol en torno a la estrella central. Gracias a imágenes de diversas épocas obtenidas con el telescopio espacial Hubble y a observaciones recientes con los satélites XMM-Newton (ESA) y Chandra (NASA) se ha establecido que, hace 850 años, la nebulosa revivió.

Gigante roja

Las estrellas obtienen su energía de las reacciones termonucleares que convierten el hidrógeno del núcleo en helio. Al agotarse el hidrógeno, el núcleo de la estrella comienza a hundirse bajo su propio peso, proceso que calienta las capas externas, que se dilatan y expanden. La estrella aumenta su radio casi 100 veces y se convierte en una gigante roja.

En el caso de estrellas de masa intermedia las reacciones nucleares prosiguen y el helio da lugar a carbono y oxígeno, pero la dilatación de la envoltura continúa hasta que la estrella pierde el control sobre ella y se expande libre en el espacio. El núcleo, muy caliente, produce radiación ultravioleta que, al ionizar el material de la envoltura, hace que emita luz.

Así se formó, hace unos 12.000 años, Abell 30, una nebulosa planetaria que presenta un cascarón brillante prácticamente esférico y una estrella central (una enana blanca con un núcleo de carbono y oxígeno, una capa de helio y otra, más superficial, de hidrógeno).

Pero, con el tiempo, las reacciones termonucleares en la capa de hidrógeno superficial alimentaron la capa inferior hasta que, hace 850 años, se inició la fusión de helio. Esto produjo la eyección de parte del material de dichas capas y una dilatación tal que la estrella retomó las características de una gigante roja (entre ellas, la emisión de un viento estelar de baja velocidad).

El futuro del Sistema Solar

Tras esta segunda fase de gigante roja, que duró entre cinco y 20 años, la estrella volvió a contraerse y comenzó a emitir un viento estelar muy veloz, compuesto por partículas que podían alcanzar los 4.000 kilómetros por segundo. "El material eyectado durante el estallido es ahora barrido por el viento de la estrella e ionizado por su radiación ultravioleta para formar estructuras que recuerdan a los cometas del Sistema Solar, sólo que sus colas son miles de veces mayores y emiten copiosamente en rayos X", añade Martín Guerrero.

Abell 30 constituye un objeto de gran interés porque es una de las cuatro nebulosas planetarias renacidas que se conocen, y porque se trata de un sistema único que presenta tres tipos de viento estelar, lo que la convierte en el objeto idóneo para estudiar la interacción de vientos.

Además, objetos como Abell 30 permiten anticipar el futuro del Sol, que previsiblemente formará una nebulosa planetaria. "Abell 30 nos permite vislumbrar el futuro del Sistema Solar, cuando el Sol se convierta en enana blanca y los planetas que aún sobrevivan sufran condiciones extremas", apunta Martín Guerrero.

Arcos, chorros y choques cerca de NGC 1999

Esta atractiva variedad de nebulosas y estrellas se puede encontrar a unos dos grados al sur de la famosa región de formación estelar de la nebulosa de Orión. La región está repleta de estrellas jóvenes y energéticas que producen chorros y flujos que empujan el material circundante a velocidades de cientos de kilómetros por segundo. La interacción crea ondas de choque luminosas conocidas como objetos Herbig-Haro (HH). Por ejemplo, el elegante arco que hay a la derecha del centro está catalogado como HH 222 y también se llama nebulosa de la Cascada. HH 401, que se ve debajo de la cascada, tiene la forma típica de cono. La brillante nebulosa azul que hay debajo y a la izquierda del centro es NGC 1999, una nube polvorienta que refleja la luz procedente de una estrella variable incrustada. Toda la vista cósmica abarca 30 años luz cerca del borde del complejo de nubes moleculares de Orión a unos 1.500 años luz de distancia.

Brillando con la Luz de Millones de Soles

 

                                                                               image Credit: NASA/Chandra

En la década de 1980, los científicos comenzaron a descubrir una nueva clase de fuentes extremadamente brillantes de rayos X en las galaxias. Estas fuentes fueron una sorpresa, ya que estaban claramente ubicadas lejos de los agujeros negros supermasivos que se encuentran en el centro de las galaxias. Al principio, los investigadores pensaron que muchas de estas fuentes ultraluminosas de rayos X, o ULX , eran agujeros negros que contenían masas entre aproximadamente cien y cien mil veces la del Sol. Trabajos posteriores han demostrado que algunos de ellos pueden ser agujeros negros de masa estelar, que contienen hasta algunas decenas de veces la masa del Sol.

En 2014, observaciones con NuSTAR de la NASA y el Observatorio de Rayos X Chandra mostraron que algunos ULX, que brillan con luz de rayos X igual en luminosidad a la producción total en todas las longitudes de onda de millones de soles, son incluso menos masivos que los objetos llamados estrellas de neutrones. Estos son los núcleos quemados de estrellas masivas que explotaron. Las estrellas de neutrones normalmente contienen solo 1,5 veces la masa del Sol. Tres de estos ULX se identificaron como estrellas de neutrones en los últimos años. Los científicos descubrieron variaciones regulares, o "pulsaciones", en la emisión de rayos X de los ULX, comportamiento que exhiben las estrellas de neutrones pero no los agujeros negros.

Ahora, los investigadores que usan datos del Observatorio de Rayos X Chandra de la NASA han identificado un cuarto ULX como una estrella de neutrones, y han encontrado nuevas pistas sobre cómo estos objetos pueden brillar tan intensamente. El ULX recientemente caracterizado se encuentra en la galaxia Whirlpool, también conocida como M51. Esta imagen compuesta del Whirlpool contiene rayos X del Chandra (púrpura) y datos ópticos del Telescopio Espacial Hubble (rojo, verde y azul). El ULX está marcado con un círculo.

Las estrellas de neutrones son objetos extremadamente densos: una cucharadita pesaría más de mil millones de toneladas, tanto como una montaña. La intensa gravedad de las estrellas de neutrones aleja el material circundante de las estrellas compañeras, y cuando este material cae hacia la estrella de neutrones, se calienta y se ilumina con rayos X. A medida que más y más materia cae sobre la estrella de neutrones, llega un momento en que la presión de la luz de rayos X resultante se vuelve tan intensa que aleja la materia. Los astrónomos llaman a este punto, cuando los objetos normalmente no pueden acumular materia más rápido y emiten más rayos X, el límite de Eddington. El nuevo resultado muestra que ULX está superando el límite de Eddington para una estrella de neutrones.

Los científicos analizaron los datos de rayos X de los archivos tomados por el Chandra y descubrieron un descenso inusual en el espectro de rayos X de ULX, que es la intensidad de rayos X que se miden en diferentes longitudes de onda. Después de descartar otras posibilidades, llegaron a la conclusión de que la caída probablemente se debía a un proceso llamado dispersión de resonancia ciclotrón, que ocurre cuando las partículas cargadas, ya sean protones cargados positivamente o electrones cargados negativamente, dan vueltas alrededor de un campo magnético. El tamaño de la inmersión en el espectro de rayos X, llamado línea ciclotrón, implica intensidades de campo magnético que son al menos 10.000 veces mayores que las asociadas con la materia en espiral en un agujero negro de masa estelar, pero están dentro del rango observado para neutrones estrellas. Esto proporciona una fuerte evidencia de que este ULX es una estrella de neutrones en lugar de un agujero negro, y es la primera identificación que no implicó la detección de pulsaciones de rayos X.

Una determinación precisa de la intensidad del campo magnético depende de si se conoce la causa de la línea del ciclotrón, ya sean protones o electrones. Si la línea es de protones, entonces los campos magnéticos alrededor de la estrella de neutrones son extremadamente fuertes, comparables a los campos magnéticos más fuertes producidos por estrellas de neutrones, y de hecho pueden estar ayudando a romper el límite de Eddington. Tales campos magnéticos fuertes podrían reducir la presión de los rayos X de ULX, la presión que normalmente empuja a la materia, permitiendo que la estrella de neutrones consuma más materia de la esperada.

Si la línea del ciclotrón proviene de electrones circundantes, por el contrario, la fuerza del campo magnético alrededor de la estrella de neutrones sería aproximadamente 10.000 veces menos fuerte y por lo tanto no lo suficientemente potente como para que el flujo sobre esta estrella neutrónica rompa el límite de Eddington.

Los investigadores actualmente no tienen un espectro del nuevo ULX con suficiente detalle como para determinar el origen de la línea ciclotrón. Para abordar aún más este misterio, los investigadores planean adquirir más datos de rayos X sobre el ULX en M51 y buscar las líneas de ciclotrón en otros ULX.

El Soplo de Vida de una Estrella Donante a su Compañera

el observatorio espacial Integral de la ESA ha sido testigo de un acontecimiento infrecuente: el momento en que los vientos emitidos por una gigante roja hinchada devolvían a la vida el núcleo de una estrella muerta en un destello de rayos X.

Integral fue el primero en detectar el 13 de agosto de 2017 una emisión de rayos X procedente de una fuente desconocida en la dirección del populoso centro de la Vía Láctea. Esta detección repentina desencadenó en las siguientes semanas una serie de observaciones de seguimiento para localizar al responsable. 

Las observaciones revelaron una estrella de neutrones fuertemente magnetizada y rotando a baja velocidad que, probablemente, acababa de empezar a recibir material de una gigante roja cercana. 

Las estrellas con masas como la de nuestro Sol y hasta ocho veces superiores se convierten en gigantes rojas hacia el final de sus vidas. Las capas exteriores se hinchan y se expanden millones de kilómetros, mientras el gas y el polvo escapa de la estrella central con vientos relativamente lentos, de hasta varios cientos de kilómetros por segundo. 

Las estrellas de tamaño aún mayor, con masas hasta 25-30 veces superiores a la del Sol, agotan su combustible y explotan en supernovas, dejando en ocasiones un ‘cadáver’ estelar que rota con un potente campo magnético: una estrella de neutrones. Su minúsculo núcleo alberga la masa de casi un Sol y medio en una esfera de tan solo 10 km de diámetro, por lo que supone unos de los objetos celestes más densos conocidos. 

Con cierta frecuencia, las estrellas se encuentran en pareja, pero el nuevo sistema formado por una estrella de neutrones y una gigante roja constituye una rareza conocida como ‘binaria de rayos X simbiótica’, de las que no se conocen más de 10. 

“Integral captó un momento único con el nacimiento de un sistema binario excepcional —señala Enrico Bozzo, de la Universidad de Ginebra y autor principal del artículo que describe el descubrimiento—. La gigante roja expulsó un viento lo bastante lento como para alimentar a su estrella de neutrones compañera, dando lugar por primera vez a una emisión de alta energía a partir del núcleo de la estrella muerta”.

Se trata de un emparejamiento ciertamente insólito. Los telescopios espaciales XMM-Newton de la ESA y NuSTAR de la NASA mostraron que la estrella de neutrones da una vuelta casi cada dos horas, lo que resulta muy lento en comparación con otras estrellas de neutrones, que dan varias vueltas por segundo. Después, la primera medición del campo magnético de esta estrella de neutrones reveló que es sorprendentemente potente. 

Un campo magnético potente suele ser indicativo de una estrella de neutrones joven (se cree que el campo magnético disminuye con el tiempo), mientras que una gigante roja es mucho más antigua, por lo que resulta extraño que hayan evolucionado juntas. 

“Estos objetos son desconcertantes —reconoce Enrico—. Podría ser que al final el campo magnético de la estrella de neutrones no decaiga sustancialmente con el tiempo o que la estrella de neutrones en realidad se formara más tarde en la historia del sistema binario. Eso significaría que colapsó a partir de una enana blanca, convirtiéndose en una estrella de neutrones al alimentarse de la gigante roja durante mucho tiempo, en lugar de convertirse en una estrella de neutrones por la explosión en forma de supernova de una estrella masiva de corta vida, algo más común”. 

Con una estrella de neutrones joven y una gigante roja antigua, en algún momento los vientos procedentes de esta última comenzarán a llegar a la estrella menor, ralentizando su rotación y emitiendo rayos X. 

“En los últimos 15 años de observaciones con Integral no habíamos llegado a ver este objeto, así que creemos que fue la primera vez que emitió rayos X —apunta Erik Kuulkers, científico del proyecto Integral de la ESA—. Seguiremos vigilando su comportamiento por si se trata simplemente de una expulsión prologada de vientos, pero hasta ahora no hemos detectado cambios significativos”.

La Sonda Espacial Juno Realiza Nuevos Descubrimientos en Júpiter

Esta imagen compuesta, derivada de los datos recopilados por el instrumento Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM) a bordo de la misión Juno de la NASA en Júpiter, muestra el ciclón central en el polo norte del planeta y los ocho ciclones que lo rodean. Image Credit: NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM

Los datos recopilados por la misión Juno de la NASA sobre Júpiter indican que los vientos atmosféricos del planeta gigante gaseoso corren a lo profundo de su atmósfera y duran más que los procesos atmosféricos similares que se encuentran aquí en la Tierra. Los hallazgos mejorarán la comprensión de la estructura interior de Júpiter, la masa del núcleo y, finalmente, su origen.

Otros resultado indican que ciclones masivos que rodean los polos norte y sur de Júpiter son características atmosféricas perdurables y diferentes a cualquier otra cosa que se encuentre en nuestro sistema solar.

"Estos asombrosos resultados científicos son un testimonio del valor de explorar lo desconocido desde una nueva perspectiva con los instrumentos de la próxima generación. La órbita única de Juno y su tecnología de radio e infrarroja de alta precisión permitieron estos descubrimientos que cambian el paradigma ", dijo Scott Bolton, investigador principal de Juno del Instituto de Investigación del Suroeste en San Antonio. "Juno está a solo un tercio del camino a través de su misión principal, y ya estamos viendo los comienzos de un nuevo Júpiter".

La profundidad a la que se extienden las raíces de las famosas zonas y cinturones de Júpiter ha sido un misterio durante décadas. Las mediciones de gravedad recolectadas por Juno durante sus sobrevuelos cercanos del planeta ahora han proporcionado una respuesta.

"La medición de Juno del campo de gravedad de Júpiter indica una asimetría norte-sur, similar a la asimetría observada en sus zonas y cinturones", dijo Luciano Iess, co-investigador de Juno de la Universidad Sapienza de Roma y autor principal de un artículo en Nature sobre la gravedad del campo de Júpiter.

En un planeta de gas, tal asimetría solo puede provenir de flujos en las profundidades del planeta; y en Júpiter, las corrientes en chorro visibles hacia el este y hacia el oeste son también asimétricas al norte y al sur. Cuanto más profundos son los chorros, más masa contienen, lo que lleva a una señal más fuerte expresada en el campo de la gravedad. Por lo tanto, la magnitud de la asimetría en la gravedad determina la profundidad a la que se extienden las corrientes en chorro.
 
"Galileo vio las rayas en Júpiter hace más de 400 años", dijo Yohai Kaspi, co-investigador de Juno del Instituto de Ciencia Weizmann, Rehovot, Israel, y autor principal de un artículo en Nature sobre la capa de clima profundo de Júpiter. "Hasta ahora, solo teníamos una comprensión superficial de ellos y hemos podido relacionar estas rayas con las características de la nube a lo largo de los chorros de Júpiter. Ahora, siguiendo las mediciones de gravedad de Juno, sabemos cuán profundo se extienden los chorros y cuál es su estructura debajo de las nubes visibles. Es como pasar de una imagen 2-D a una versión 3-D en alta definición ".

El resultado fue una sorpresa para el equipo de científicos de Juno porque indicaba que la capa de clima de Júpiter era más masiva, extendiéndose mucho más profundo de lo que se esperaba. La capa de clima de Júpiter, desde su máxima altura hasta una profundidad de 3.000 kilómetros, contiene alrededor del uno por ciento de la masa de Júpiter (alrededor de 3 masas terrestres).

"Por el contrario, la atmósfera de la Tierra es menos de una millonésima parte de la masa total de la Tierra", dijo Kaspi. "El hecho de que Júpiter tenga una región tan masiva rotando en bandas separadas este-oeste es definitivamente una sorpresa".

El hallazgo es importante para comprender la naturaleza y los posibles mecanismos que impulsan estas fuertes corrientes en chorro. Además, la firma de la gravedad de los chorros está enredada con la señal de gravedad del núcleo de Júpiter.

Otro resultado de Juno sugiere que debajo de la capa de clima, el planeta gira casi como un cuerpo rígido. "Este es realmente un resultado sorprendente, y las mediciones futuras de Juno nos ayudarán a entender cómo funciona la transición entre la capa de clima y el cuerpo rígido de abajo", dijo Tristan Guillot, co-investigador de Juno de la Université Côte d'Azur, Niza. , Francia, y autor principal del artículo sobre el interior profundo de Júpiter. "El descubrimiento de Juno tiene implicaciones para otros mundos en nuestro sistema solar y más allá. Nuestros resultados implican que la región externa de rotación diferencial debería ser al menos tres veces más profunda en Saturno y menos profunda en planetas gigantes masivos y estrellas enanas marrones ".

Un resultado verdaderamente sorprendente publicado en los artículos de Nature es la nueva y hermosa imagen de los polos de Júpiter capturada por el instrumento Jovio Infraero Auroral Mapper (JIRAM) de Juno. En la parte infrarroja del espectro, JIRAM captura imágenes de luz que emergen desde lo más profundo de Júpiter tanto de noche o de día. JIRAM sondea la capa de clima hasta 50 a 70 kilómetros por debajo de las nubes de Júpiter.

"Antes de Juno no sabíamos cómo era el clima cerca de los polos de Júpiter. Ahora, hemos podido observar el clima polar de cerca cada dos meses ", dijo Alberto Adriani, co-investigador de Juno del Instituto de Astrofísica Espacial y Planetología, Roma, y autor principal del artículo. "Cada uno de los ciclones del norte es casi tan ancho como la distancia entre Nápoles, Italia, y la ciudad de Nueva York, y los del sur son incluso más grandes que eso. Tienen vientos muy violentos, alcanzando, en algunos casos, velocidades tan altas como 350 kilómetros por hora. Finalmente, y quizás lo más notable, son muy cercanos entre sí y perdurables. No hay nada como eso que sepamos en el sistema solar "

Montones de Rocas en Marte

Image Credit: NASA/JPL-Caltech/Univ. de Arizona

Esta imagen se pensó originalmente que ayudaría a seguir el movimiento de las dunas de arena cerca del Polo Norte de Marte, pero lo que hay en el suelo entre las dunas es igual de interesante!

El suelo tiene rayas paralelas oscuras y claras desde la parte superior izquierda a la inferior derecha en este área. En las rayas oscuras, vemos montones de rocas a intervalos regulares.

¿Qué organizó estas rocas en montones ordenadamente espaciados? En el Ártico, en la Tierra, las rocas se pueden organizar mediante un proceso llamado "frost heave", algo así como una expansión del suelo a causa del hielo. La congelación y descongelación repetida del suelo pueden traer rocas a la superficie y organizarlas en montones, franjas o incluso círculos. En la Tierra, uno de estos ciclos de temperatura lleva un año, pero en Marte podría estar conectado a cambios en la órbita del planeta alrededor del Sol que lleva mucho más tiempo.

Esta imagen fue captada por la cámara HiRISE a bordo de la sonda espacial Mars Reconnaissance Orbiter, MRO, de la NASA. El mapa que se proyecta aquí tiene una escala de 25 centímetros por píxel. El norte está arriba.