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The first “Ultra Hot Neptune” orbits the LTT 9779 star. Found in the so-called Neptunian Desert, an area near the stars where rarely are found Neptune-like worlds, giving the exceptional opportunity to study these objects’ atmospheres. The Nature Astronomy Journal highlighted this discovery.
An international team discovered an “unlikely” planet, the first in its kind, so-called Ultra hot Neptune, which was orbiting around LTT 9779. This team was led by James Jenkins and Matías Silva (from Universidad de Chile and the Center for Excellence in Astrophysics and Related Technologies CATA). Andrés Jordán and Rafael Brahm, professors at the Engineering and Sciences Faculty of UAI.
This new world is so closed to its star that its year only lasts 19 hours. This means that the stellar radiation is so powerful that the planet reaches 1700 Celsius or higher. At this temperature, heavy elements such as iron could be ionized in the atmosphere and dissociated molecules, allowing a unique laboratory to study the chemistry involved in planets outside from our Solar System.
This new planet, called LTT 9779b, weighs twice Neptune, is also slightly bigger, and has a similar density. Consequently, it should have a giant nucleus around 28 Earth masses and an atmosphere around 9% of its total planetary mass. The system in which is part has half of the Sun age, around 2 billion years. And since its radiation is so intense, it is not expected that a Neptune-like planet would keep its atmosphere for that long, which is an intriguing mystery to solve for researchers.
Discovery
Through the transit method and using the Transiting Exoplanet Survey Satellite TESS, it was found the LTT 9779b. This method consists of the planet passing in front of its star, creating an eclipse that decreases its brightness. In November 2018, the High Accuracy Radial-velocity Planet Searcher (HARPS), located at the ESO La Silla Observatory in northern Chile, confirmed its presence. According to James Jenkins, a researcher from the Department of Astronomy at the Universidad de Chile and CATA, “The discovery of LTT 9779b so early in the TESS mission was a complete surprise; a gamble that paid off. The majority of the transit events with periods less than one-day turn out to be false positives, normally background eclipsing binary stars.”
Andrés Jordán, Director of the Millennium Institute of Astrophysics and professor at the Faculty of Engineering and Sciences of UAI, agreed with this statement. He states: “After already know the existence of thousands of exoplanets, we know that they’re naturally very scarce. One of the odd planet groups is those with Saturn and Neptune’s size and with orbital periods (“years”) less than four days. These systems are very worthy since they are so hard to find. Their properties could be necessary to understand better how they got formed and how the planetary systems develop.”
According to Matías Díaz, a Ph.D. candidate in astronomy of the Universidad de Chile, and the second author of this investigation, “the observations of LTT 9779b were carefully planned to maximize the use of the HARP spectrograph and the sample of the orbit candidate in an optimal way. During the first nights of data, we saw that the observations matched the candidates’ predicted time. Further analyses after the seven days of observations in November were consistent with a massive Neptune planet.”
LTT 9779b exists in an area so-called the “Neptunian desert.” According to Jenkins, although the cold giants seem to be fairly common in the process of planet formation, they are rarely close to their stars. That is why LTT 9779b is so special. “Planetary models tell us that planets such as LTT 9779b may be get stripped off their atmospheres through a process called photoevaporation as they are moving to their stars. On the other hand, the large gas giants have strong gravitational fields that can hold onto their atmospheres. So we end up with a lack of planets like Neptune with short orbital periods. In the case of LTT 9779b, however, if its life started as a gas giant, then a process called Roche Lobe Overflow could have transferred significant amounts of the atmospheric gas onto the star,” Jenkins states. But if this happened with this planet, researchers ask themselves why it could keep its atmosphere for so long.
“It could also be that LTT 9779b arrived at its current orbit quite late in the day and so hasn’t had time to be stripped off the atmosphere. Collisions with other planets in the system could have thrown it inwards, towards the star. Indeed, since it is such a unique and rare world, more exotic scenarios may be plausible. It’s sobering to think that this ‘improbable planet’ is likely so rare that we won’t find another laboratory quite like it to study the nature of Ultra Hot Neptunes in detail. Therefore, we must extract every ounce of knowledge that we can from this diamond in the rough, observing it with both space-based and ground-based instruments over the coming years,” he concludes.[/fusion_text][youtube id=”https://youtu.be/-OuyHqjJnFE” width=”600″ height=”350″ autoplay=”no” api_params=”” class=””][/youtube][:es][fusion_text]
El primer “Neptuno Ultra Caliente” orbita la estrella LTT 9779, fue encontrado en el llamado Desierto Neptuniano, un área cercana a las estrellas donde raramente se encuentran mundos tipo Neptuno, pero que entregan una oportunidad única para estudiar las atmósferas de este tipo de objetos. El descubrimiento será destacado por la revista Nature Astronomy.
Un equipo internacional, liderado por los astrónomos de la Universidad de Chile y del Centro de Astrofísica y Tecnologías Afines CATA, James Jenkins y Matías Díaz, en el que también participaron los investigadores del Instituto Milenio de Astrofísica MAS, Andrés Jordán y Rafael Brahm, profesores de la Facultad de Ingeniería y Ciencias de la UAI, descubrió un planeta “improbable”, primero en su tipo, que han denominado como Neptuno Ultra Caliente, orbitando la estrella LTT 9779.
Este nuevo mundo está tan cerca de su estrella, que su año sólo dura 19 horas, lo que significa que la radiación estelar es tan potente que el planeta alcanza temperaturas de hasta 1700 grados Celsius. A esta temperatura, los elementos pesados como el hierro pueden ser ionizados en la atmósfera y las moléculas disociadas, proporcionando un laboratorio único para estudiar la química de planetas fuera del sistema solar.
El nuevo planeta, denominado LTT 9779b, pesa el doble que Neptuno y también es ligeramente más grande y tiene una densidad similar. Así, debería tener un enorme núcleo de alrededor de 28 masas terrestres, y una atmósfera que constituye alrededor del 9% de la masa planetaria total. El sistema al que pertenece tiene alrededor de la mitad de la edad del Sol, unos 2.000 millones de años, y dada la intensa radiación, no se esperaría que un planeta parecido a Neptuno mantuviese su atmósfera durante tanto tiempo, lo que proporciona a los investigadores un intrigante rompecabezas a resolver.
El descubrimiento
LTT 9779b fue encontrado usando el satélite Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), a través del método de tránsito, es decir, cuando el planeta pasa frente a la estrella, realiza un pequeño eclipse que se traduce en una disminución de su brillo. En noviembre de 2018 se confirmó su presencia, gracias al uso del High Accuracy Radial-velocity Planet Searcher (HARPS), ubicado en el Observatorio La Silla de ESO en el norte del Chile. Para James Jenkins, investigador del Departamento de Astronomía de la U. de Chile y del CATA “El descubrimiento de LTT 9779b tan tempranamente en la misión TESS fue una completa sorpresa, una apuesta que dio resultado. La mayoría de los eventos de tránsito, con periodos menores a un día resultan ser falsos positivos, normalmente estrellas binarias eclipsantes de fondo”
Una afirmación con la que coincide Andrés Jordán, director del Instituto Milenio de Astrofísica: “Tras conocer ya miles de exoplanetas, sabemos que hay algunos tipos que son intrínsecamente muy escasos. Unos de estos grupos de planetas raros son aquellos con tamaños entre Saturno y Neptuno y con períodos orbitales (“años”) menores a cuatro días. Estos sistemas son valiosos por lo difíciles que son de encontrar, y porque sus propiedades pueden ser importantes para entender mejor cómo se forman y evolucionan los sistemas planetarios”, señala el astrónomo, quien también es profesor en la Facultad de Ingeniería y Ciencias de la Universidad Adolfo Ibáñez.
Según cuenta Matías Díaz, candidato a doctor en astronomía de la Universidad de Chile y segundo autor de la investigación, las observaciones a LTT 9779b “se planearon con mucho cuidado, para maximizar el uso del espectrógrafo HARP y la muestra de la órbita del candidato de una manera óptima. Durante las primeras noches de datos, vimos que las observaciones coincidían con lo predicho sobre el periodo del candidato. Análisis posteriores a los siete días de observaciones en noviembre fueron consistentes con que se trataba de un planeta masivo como Neptuno”.
LTT 9779b se encuentra en una zona conocida como “Desierto neptuniano”. Según explica Jenkins, aunque los gigantes fríos parecen ser comunes en los procesos de formación de planetas, casi nunca se encuentran tan cerca de sus estrellas y es por eso que LTT 9779b es especial. “Los modelos nos dicen que los planetas como el LTT 9779b deben ser despojados de sus atmósferas a través de un proceso llamado fotoevaporación a medida que se acercan a sus estrellas. Los grandes gigantes gaseosos, por otro lado, tienen fuertes campos gravitatorios que pueden retener sus atmósferas, y así terminamos con una escasez de planetas como Neptuno con los períodos orbitales más cortos. En el caso de LTT 9779b, sin embargo, si comenzó la vida como un gigante gaseoso, entonces un proceso llamado Desbordamiento del Lóbulo de Roche podría haber transferido cantidades significativas de gas atmosférico a la estrella”, asegura el astrónomo de la Universidad de Chile. Sin embargo, si esto sucedió con este planeta, los investigadores se preguntan por qué pudo haber mantenido su atmósfera por tanto tiempo.
“También podría ser que el LTT 9779b llegara a su órbita actual bastante tarde, y por lo tanto no ha tenido tiempo de ser despojado de la atmósfera. Las colisiones con otros planetas del sistema podrían haberlo lanzado hacia dentro, hacia la estrella. De hecho, como es un mundo tan único y raro, escenarios más exóticos pueden ser plausibles. Es aleccionador pensar que este ‘planeta improbable’ es probablemente tan raro que no encontraremos otro laboratorio como este para estudiar la naturaleza de los Neptunos Ultra Calientes en detalle. Por lo tanto, debemos extraer cada onza de conocimiento que podamos de este diamante en bruto, observándolo con instrumentos espaciales y terrestres en los próximos años”, concluye.
Crédito foto: Ricardo Ramírez[/fusion_text][one_full last=”yes” spacing=”yes” center_content=”no” hide_on_mobile=”no” background_color=”” background_image=”” background_repeat=”no-repeat” background_position=”left top” hover_type=”none” link=”” border_position=”all” border_size=”0px” border_color=”” border_style=”” padding=”” margin_top=”” margin_bottom=”” animation_type=”” animation_direction=”” animation_speed=”0.1″ animation_offset=”” class=”” id=””][youtube id=”https://youtu.be/-OuyHqjJnFE” width=”600″ height=”350″ autoplay=”no” api_params=”” class=””][/youtube][/one_full][:]
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