Astronomía

¿Qué puede decirnos el espectrógrafo de Júpiter además de su velocidad de rotación?

¿Qué puede decirnos el espectrógrafo de Júpiter además de su velocidad de rotación?


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Tengo datos de la imagen de Júpiter y los espectros de cada píxel de la imagen, y estoy jugando para ver qué puedo hacer con él.

Me las arreglé para encontrar la velocidad de rotación de Júpiter encontrando la diferencia entre las longitudes de onda de H-$ alpha $ línea de dos píxeles, uno en el centro y otro en el borde del cubo de datos de Júpiter.

También he logrado identificar algunas líneas de emisión espectral de la mancha roja de Júpiter.

¿Es posible hacer algo similar y encontrar la velocidad orbital o la distancia entre la Tierra y Júpiter? ¿O hay algo más que pueda decirnos un espectro de Júpiter?


La atmósfera de Júpiter se calienta bajo el viento solar

Sensibles a las temperaturas estratosféricas de Júpiter, estas imágenes infrarrojas fueron grabadas por la Cámara y Espectrógrafo de Infrarrojo Medio Refrigerado (COMICS) en el Telescopio Subaru en la cima de Mauna Kea, Hawai. Los científicos usaron rojo, azul y amarillo para infundir esta imagen infrarroja en regiones de la atmósfera que son más amarillas y rojas indican las áreas más calientes. Esto resalta el calentamiento de las auroras que se produce en los polos de Júpiter, donde se deposita la energía del viento solar y la magnetosfera. Esta imagen fue capturada el 12 de enero de 2017. Crédito: NAOJ / NASA / JPL-Caltech

Nuevas observaciones de telescopios terrestres muestran que las auroras en los polos de Júpiter están calentando la atmósfera del planeta a una profundidad mayor de lo que se pensaba anteriormente, y que es una respuesta rápida al viento solar.

"El impacto del viento solar en Júpiter es un ejemplo extremo de clima espacial", dijo James Sinclair del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California, quien dirigió una nueva investigación publicada el 8 de abril en Astronomía de la naturaleza. "Estamos viendo que el viento solar tiene un efecto más profundo de lo que normalmente se ve".

Las auroras en los polos de la Tierra (conocidas como la aurora boreal en el Polo Norte y la aurora austral en el Polo Sur) ocurren cuando las partículas energéticas expulsadas del sol (el viento solar) interactúan y calientan los gases en la atmósfera superior. Lo mismo sucede en Júpiter, pero las nuevas observaciones muestran que el calentamiento va dos o tres veces más profundo en su atmósfera que en la Tierra, en el nivel inferior de la atmósfera superior de Júpiter, o estratosfera.

Comprender cómo la constante emanación de viento solar del sol interactúa con los entornos planetarios es clave para comprender mejor la naturaleza misma de cómo evolucionan los planetas y sus atmósferas.

"Lo sorprendente de los resultados es que pudimos asociar por primera vez las variaciones en el viento solar y la respuesta en la estratosfera, y que la respuesta a estas variaciones es tan rápida para un área tan grande", dijo Glenn del JPL. Orton, coautor y parte del equipo de observación.

Sensibles a las temperaturas estratosféricas de Júpiter, estas imágenes infrarrojas fueron grabadas por la Cámara y Espectrógrafo de Infrarrojo Medio Refrigerado (COMICS) en el Telescopio Subaru en la cima de Mauna Kea, Hawai. Las áreas de la atmósfera que son más amarillas y rojas indican las regiones más calientes. Las auroras producen un calentamiento variable y mejorado en los polos de Júpiter. El calentamiento ocurre cuando la magnetosfera y el viento solar interactúan y depositan energía en la atmósfera de Júpiter. Las imágenes se capturaron con menos de un día de diferencia, del 11 al 12 de enero de 2017, e ilustran la rapidez con la que la atmósfera varió en respuesta al viento solar. Crédito: NAOJ / NASA / JPL-Caltech

Un día después de que el viento solar golpeara a Júpiter, la química en su atmósfera cambió y su temperatura aumentó, encontró el equipo. Una imagen infrarroja capturada durante su campaña de observación en enero, febrero y mayo de 2017 muestra claramente los puntos calientes cerca de los polos, donde están las auroras de Júpiter. Los científicos basaron sus hallazgos en observaciones del Telescopio Subaru, en la cima de la cima de Mauna Kea en Hawai, que es operado por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón.

La cámara y el espectrógrafo de infrarrojos medios refrigerados (COMICS) del telescopio registraron imágenes térmicas, que capturan áreas de temperaturas más altas o más bajas, de la estratosfera de Júpiter.

"Tales reacciones químicas y de calentamiento pueden decirnos algo sobre otros planetas con ambientes hostiles, e incluso la Tierra primitiva", dijo Yasumasa Kasaba de la Universidad de Tohoku, quien también trabajó en el equipo de observación.


Investigadores observaron la atmósfera de un planeta parecido a Júpiter más allá de nuestro sistema solar

Utilizando un espectrógrafo de imágenes de alta resolución, los investigadores han observado la atmósfera de un planeta similar a Júpiter más allá de nuestro Sistema Solar con un detalle sin precedentes, descubriendo las huellas químicas de moléculas específicas y revelando una atmósfera turbia que contiene monóxido de carbono y vapor de agua.

Un equipo de astrónomos, incluido Quinn Konopacky del Instituto Dunlap de Astronomía y Astrofísica de la Universidad de Toronto, ha realizado el examen más detallado hasta ahora de la atmósfera de un planeta similar a Júpiter más allá de nuestro Sistema Solar.

Según Konopacky, "hemos podido observar este planeta con un detalle sin precedentes debido a la instrumentación avanzada que estamos utilizando en el telescopio Keck II, nuestras innovadoras técnicas de observación y procesamiento de datos, y debido a la naturaleza del sistema planetario".

Konopacky es el autor principal del artículo que describe los hallazgos del equipo, que se publicará el 14 de marzo en Science Express y el 22 de marzo en la revista Science.

El equipo, utilizando un espectrógrafo de imágenes de alta resolución llamado OSIRIS, descubrió las huellas químicas de moléculas específicas, revelando una atmósfera turbia que contiene monóxido de carbono y vapor de agua. “Con este nivel de detalle”, dice Travis Barman, astrónomo del Observatorio Lowell y coautor del artículo, “podemos comparar la cantidad de carbono con la cantidad de oxígeno presente en la atmósfera del planeta, y esta mezcla química proporciona pistas sobre cómo se formó todo el sistema planetario ".

Ha habido una incertidumbre considerable sobre cómo se forman los sistemas de planetas, con dos modelos principales, llamados acreción del núcleo e inestabilidad gravitacional. Las propiedades planetarias, como la composición de la atmósfera de un planeta, son pistas sobre si un sistema se formó según un modelo u otro.

"Este es el espectro más nítido jamás obtenido de un planeta extrasolar", según el coautor Bruce Macintosh del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore. “Esto muestra el poder de obtener imágenes directamente de un sistema planetario. Es la exquisita resolución proporcionada por estas nuevas observaciones lo que nos ha permitido realmente comenzar a sondear la formación de planetas ".

El espectro revela que la proporción de carbono a oxígeno es consistente con el escenario de acreción del núcleo, el modelo que se cree que explica la formación de nuestro Sistema Solar.

Imagen de descubrimiento del sistema HR8799 obtenida en el telescopio Keck II utilizando un sistema de óptica adaptativa y un generador de imágenes de infrarrojo cercano NIRC2. Crédito: NRC Canadá, C. Marois y Observatorio Keck

El planeta, designado HR 8799c, es uno de los cuatro gigantes gaseosos que se sabe que orbitan una estrella a 130 años luz de la Tierra. Los autores y sus colaboradores descubrieron previamente HR 8799c y sus tres compañeros en 2008 y 2010. Todos los planetas son más grandes que cualquier otro en nuestro Sistema Solar, con masas de tres a siete veces la de Júpiter. Sus órbitas son igualmente grandes en comparación con nuestro sistema. HR 8799c orbita 40 veces más lejos de su estrella madre que la Tierra orbita desde el Sol en nuestro Sistema Solar, lo que lo colocaría mucho más allá del reino de Neptuno.

Según el modelo de acreción del núcleo, la estrella HR 8799 originalmente estaba rodeada por nada más que un enorme disco de gas y polvo. A medida que el gas se enfrió, se formó hielo, este proceso agotó el disco de átomos de oxígeno. El hielo y el polvo se acumularon en núcleos planetarios que, una vez que fueron lo suficientemente grandes, atrajeron el gas circundante para formar grandes atmósferas. El gas se agotó en oxígeno, y esto se refleja en la atmósfera del planeta hoy como una proporción mejorada de carbono a oxígeno.

Imagen de descubrimiento del sistema HR8799 obtenida en el telescopio Keck II utilizando el sistema de óptica adaptativa y el generador de imágenes de infrarrojo cercano NIRC2. El rectángulo indica el campo de visión del instrumento OSIRIS.

El modelo de acreción del núcleo también predice que grandes planetas gigantes de gas se forman a grandes distancias de la estrella central, y planetas rocosos más pequeños más cercanos, como en nuestro Sistema Solar. Son los planetas rocosos, ni demasiado lejos ni cerca de la estrella, los principales candidatos para sustentar la vida.

“Los resultados sugieren que el sistema HR 8799 es como un sistema solar ampliado”, dice Konopacky. "Y así, además de los gigantes gaseosos lejos de su estrella madre, no sería una sorpresa encontrar planetas similares a la Tierra más cerca".

Las observaciones de HR 8799c se realizaron con el telescopio Keck II de 10 metros en Hawai, uno de los dos telescopios ópticos más grandes del mundo. El sistema de óptica adaptativa del telescopio corrige la distorsión causada por la atmósfera de la Tierra, haciendo que la vista a través de Keck II sea más nítida que a través del Telescopio Espacial Hubble.

Los astrónomos se refieren a esto como resolución espacial. Ver exoplanetas alrededor de estrellas es como intentar ver una luciérnaga junto a un foco de luz. La óptica adaptativa y la alta resolución espacial de Keck, combinadas con técnicas avanzadas de procesamiento de datos, permiten a los astrónomos ver con mayor claridad tanto el "foco" estelar como la "luciérnaga" planetaria.

“Podemos visualizar directamente los planetas alrededor de HR 8799 porque todos son grandes, jóvenes y están muy lejos de su estrella madre. Esto hace que el sistema sea un excelente laboratorio para estudiar atmósferas de exoplanetas ”, dice el coautor Christian Marois del Consejo Nacional de Investigación de Canadá. "Desde su descubrimiento, este sistema sigue sorprendiéndonos".

Konopacky y su equipo continuarán estudiando los planetas de gran tamaño para conocer más detalles sobre su naturaleza y sus atmósferas. Las observaciones futuras se realizarán utilizando el instrumento OSIRIS recientemente actualizado que utiliza una nueva rejilla de difracción, el componente clave del espectrógrafo que separa la luz según la longitud de onda, como un prisma. La nueva rejilla se desarrolló en el Dunlap Institute y se instaló en el espectrógrafo en diciembre de 2012.

"Estas observaciones futuras nos dirán mucho más sobre los planetas en este sistema", dice Dunlap Fellow Konopacky. "Y cuanto más aprendemos sobre este sistema planetario distante, más aprendemos sobre el nuestro".


Esta visualización, producida utilizando el Planetario Hayden & # 8217s Digital Universe & # 8211, el mapa tridimensional más completo y científicamente preciso del universo conocido & # 8211, muestra dónde está la estrella HR 8799 en relación con nuestro sistema solar. Recientemente, un equipo de investigadores dirigido por el Museo Americano de Historia Natural utilizó un conjunto de instrumentación y software de alta tecnología llamado Proyecto 1640 (www.amnh.org/project1640) para recolectar las primeras huellas dactilares químicas, o espectros, de los cuatro exoplanetas orbitando esta estrella. Esta visualización también muestra otras estrellas que se sabe que albergan sistemas planetarios (estrellas con círculos azules a su alrededor). El sistema HR 8799 & # 8217s, que está a 128 años luz de distancia de la Tierra, es una de las pocas de estas estrellas que han sido fotografiadas, y la única para la que se ha obtenido la espectroscopia de todos los planetas. Durante los próximos tres años, el equipo estudiará muchas de estas otras estrellas de la misma manera en que estudiaron HR 8799.

Publicación: Quinn M. Konopacky, et al., & # 8220 Detección de líneas de absorción de agua y monóxido de carbono en una atmósfera de exoplaneta, & # 8221 Science (2013) DOI: 10.1126 / science.1232003

Imagen: Dunlap Institute Mediafarm NRC Canada, C. Marois and Keck Observatory


Los astrónomos encuentran un planeta como Júpiter, pero no tiene nubes

¿Puedes imaginarte a Júpiter sin nubes o neblina observables? No es fácil ya que las bandas de nubes latitudinales de Júpiter y su Gran Mancha Roja son características visuales icónicas en nuestro Sistema Solar. Esas características son causadas por gases ascendentes y descendentes, principalmente amoníaco. Después de los anillos de Saturno & # 8217s, las formas de nubes de Júpiter & # 8217s son probablemente la característica más reconocible en el Sistema Solar.

Ahora los astrónomos del Centro de Astrofísica | Harvard y el Smithsonian (CfA) han encontrado un planeta similar en masa a Júpiter, pero con una atmósfera libre de nubes.

Estos planetas son escasos y los astrónomos piensan que solo alrededor del 7% de los exoplanetas son así. El descubrimiento permite a los científicos estudiar cómo se forman. Sin nubes en el camino, te espera una vista más clara.

El equipo de astrónomos detrás del hallazgo publicó sus resultados en The Astrophysical Journal Letters. El título es & # 8220Evidence of a Clear Atmosphere for WASP-62b: The Only Known Gas Giant Giant in the JWST Continuous Viewing Zone. & # 8221 El autor principal del estudio es Munazza Alam, estudiante de posgrado de la CfA.

WASP-62b es el planeta más cercano a WASP-62, una estrella de secuencia principal a casi 600 años luz de la Tierra. 62b es el único planeta del sistema. Tiene poco más de la mitad de la masa de Júpiter y orbita WASP-62 en aproximadamente 4,5 días. Es aproximadamente 1,4 veces más grande que Júpiter. Cae directamente en la categoría de Júpiter calientes, con una temperatura promedio de aproximadamente 1330 K (1057 C 1934 F.)

¿Puedes imaginarte a Júpiter sin nubes? Nosotros tampoco podemos. Créditos de imagen: Hubble / NASA / ESA

Las propiedades de temperatura, tamaño y densidad del planeta no son raras. Lo que es raro es la ausencia de nubes de su atmósfera. Y la atmósfera del exoplaneta es de especial interés para el autor principal, Alam. En un comunicado de prensa, Alam dijo: & # 8220 Para mi tesis, he estado trabajando en la caracterización de exoplanetas. Tomo planetas descubiertos y les doy seguimiento para caracterizar sus atmósferas. & # 8221

El nombre WASP proviene de Wide Angle Search for Planets (WASP) Sur. El planeta fue descubierto por primera vez en 2012 y fue uno de los siete Júpiter calientes encontrados al mismo tiempo.

WASP-62b se descubrió con WASP, pero Alam y sus colegas utilizaron el Hubble para estudiarlo más de cerca. & # 8220 & # 8217 admitiré que al principio, no estaba muy emocionado con este planeta, & # 8221 Alam. & # 8220Pero una vez que comencé a echar un vistazo a los datos, me emocioné. & # 8221

Usando espectroscopía, observaron de cerca cómo el planeta transitaba frente a su estrella tres veces, en busca de potasio y sodio. A medida que la luz de las estrellas atravesaba la atmósfera del planeta, identificaron la firma espectroscópica completa del sodio, pero no el potasio. La firma de sodio les dijo que la atmósfera estaba despejada.

& # 8220 Esta es una prueba contundente de que estamos viendo una atmósfera clara, & # 8221 Alam.

Una captura de pantalla de WASP-62b del sitio web de NASA & # 8217s Eyes on Exoplanets. Crédito de imagen: NASA

En un intercambio de correo electrónico con Universe Today, Alam explicó los hallazgos espectroscópicos del equipo y lo que significan.

El enfoque en el potasio y el sodio se basa en un par de cosas. En primer lugar, sus espectros son fácilmente observables con luz óptica. "El sodio y el potasio son dos especies que son fácilmente observables en las observaciones de la atmósfera de un exoplaneta tomadas en longitudes de onda ópticas, y su presencia o ausencia puede ayudarnos a inferir si hay nubes o neblinas en la atmósfera de un exoplaneta", dijo Alam.

El sodio y el potasio también juegan un papel en las atmósferas de los exoplanetas, aunque los detalles no están claros. & # 8220 El sodio y el potasio son dos elementos que juegan un papel interesante & # 8211 aún no bien entendido & # 8211 en la física atmosférica y la química de los exoplanetas & # 8221, explicó Alam. También mencionó que el sodio fue la primera característica de absorción identificada en la atmósfera de un exoplaneta.

La detección de la firma espectroscópica completa del sodio le dice a los astrónomos que la atmósfera es clara, incluso si no hay forma de ver la atmósfera. & # 8220 Las nubes en un planeta & # 8217s atmósfera enmascararán u oscurecerán partes de la línea de absorción, & # 8221 Alam explicó. & # 8220 En ausencia de nubes, podemos resolver la firma completa de sodio & # 8211 que tiene una forma similar a una tienda con un pico en el centro de la característica de absorción y alas de líneas anchas. Para nuestras observaciones de WASP-62b, esta es la segunda vez que observamos la característica de sodio completa (es decir, con sus alas lineales) en un exoplaneta y la primera vez que lo hacemos desde el espacio.

Esta figura del estudio muestra los datos del espectrógrafo de imágenes del telescopio espacial Hubble para WASP-62b y el único otro exoplaneta conocido con una atmósfera clara, WASP-96b. Ambos exoplanetas muestran las alas prominentes ensanchadas por presión de las líneas D de Na a 0,59 ?m. & # 8221 Ver el espectro de sodio con alas indica que ambos planetas tienen atmósferas claras. WASP-96b también muestra la presencia de litio y potasio. Crédito de la imagen: Alam et al, 2021.

Pero la firma completa del sodio hace más que decirnos que la atmósfera del exoplaneta y # 8217 está libre de nubes. Puede ayudar a explicar cuánto sodio hay e indicar qué otros elementos hay en la atmósfera.

& # 8220 No solo nos dice que la atmósfera es clara, también puede ayudarnos a restringir abundancias (cantidades) realmente precisas de sodio & # 8211 así como otros elementos que están presentes en la atmósfera & # 8217s del planeta & # 8221 Dijo Alam. & # 8220 Estas abundancias son útiles para medir cantidades clave que pueden ayudarnos a rastrear los orígenes y la evolución de este planeta. & # 8221

Claramente, algo diferente está sucediendo cuando se forma un planeta sin nubes. Dado que hay tan pocos de ellos, los astrónomos solo están comenzando a estudiarlos. El único otro exoplaneta libre de nubes que conocemos es el caliente Saturno llamado WASP-96b, encontrado en 2018.

Dependerá del Telescopio Espacial James Webb examinar más de cerca la atmósfera de este exoplaneta. Y sus cielos despejados hacen que esa perspectiva sea aún más emocionante. Las capacidades de observación avanzadas de Webb & # 8217 significan que debería poder identificar aún más componentes químicos en la atmósfera de WASP-62b & # 8217s.

& # 8220 En preparación para JWST, identificar objetivos que estén libres de nubes / neblina es importante para movilizar los esfuerzos de la comunidad para observar los mejores planetas para un seguimiento atmosférico detallado. & # 8221

De & # 8220Evidencia de una atmósfera despejada para WASP-62b: el único gigante gaseoso en tránsito conocido en la zona de visión continua de JWST. & # 8221

Debido a la orientación y posición en el espacio de JWST & # 8217, tendrá dos pequeñas zonas de visualización continua (CVZ). Están centrados en cada polo de la eclíptica. Fortune sonríe a Alam y otros científicos de exoplanetas porque WASP-62b está en uno de los CVZ de Webb # 8217.

El campo de visión de James Webb & # 8217s contiene dos zonas de visión continua, indicadas por óvalos en la imagen. El resto del campo de mirada de JWST & # 8217s recorre el cielo con el tiempo. Por suerte, WASP-62b está en uno de los CVZ JWST & # 8217s. Crédito de la imagen: NASA / JWST.

El equipo de investigadores incluso predijo lo que podría encontrar el JWST en la atmósfera 62b & # 8217s. En su artículo escriben & # 8220 Predecimos que las observaciones de JWST de WASP-62b, dentro del alcance del programa ERS, pueden detectar de manera concluyente Na (12.1?), H2O (35,6?), FeH (22,5?), SiH (6,3?), NH3 (11.1?), CO (8,1?), CO2 (9.7?) y CH4 (3.6?). & # 8221 También dicen que el JWST puede ofrecer limitaciones precisas sobre la abundancia de productos químicos en la atmósfera.

Como parte de su trabajo, y para ayudar a defender las observaciones de seguimiento con Webb, el equipo predijo lo que Webb podría encontrar. Crédito de la imagen: Alam et al, 2021.

En su conclusión, los autores defienden las observaciones de seguimiento de WASP-62b con el JWST.

& # 8220 En preparación para JWST, identificar objetivos libres de nubes / neblina es importante para movilizar los esfuerzos de la comunidad para observar los mejores planetas para un seguimiento atmosférico detallado. Aunque desde entonces se han propuesto objetivos alternativos, WASP-62 es la única estrella en el JWST CVZ con un planeta gigante en tránsito conocido que es lo suficientemente brillante para la caracterización atmosférica de alta calidad mediante espectroscopia de tránsito. & # 8221

El lanzamiento del telescopio espacial James Webb está programado para fines de octubre de 2021.


Exceso inesperado de exoplanetas de Júpiter caliente en Messier 67

Los astrónomos han descubierto que hay muchos más planetas llamados Júpiter calientes & # 8211 gigantes gaseosos que orbitan muy cerca de sus estrellas madre & # 8211 de lo esperado en el denso cúmulo de estrellas abierto Messier 67.

La impresión de este artista muestra un Júpiter caliente orbitando cerca de una de las estrellas del cúmulo estelar Messier 67. Los astrónomos han encontrado muchos más planetas como este en el cúmulo de lo esperado. Este sorprendente resultado se obtuvo utilizando varios telescopios e instrumentos, entre ellos el espectrógrafo HARPS del Observatorio La Silla de ESO en Chile. Crédito de la imagen: L. Calcada / ESO.

Messier 67, también conocido como NGC 2682 y M67, se encuentra en la constelación de Cáncer, aproximadamente a 2.500 años luz de la Tierra.

Contiene alrededor de 500 estrellas y se encuentra entre los cúmulos abiertos más antiguos. Las estimaciones de su edad varían entre 3.2 y 5 mil millones de años, con valoraciones recientes que indican que está más cerca de los 4 mil millones de años.

Un equipo internacional de astrónomos, dirigido por el Dr. Roberto Saglia del Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik en Alemania y el Dr. Luca Pasquini de ESO, ha pasado más de siete años recolectando mediciones de alta precisión de estrellas en Messier 67.

Los científicos utilizaron el espectrógrafo HARPS en el Observatorio La Silla de ESO en Chile, junto con otros instrumentos, para buscar las firmas de planetas gigantes en órbitas de corto período, con la esperanza de ver el 'bamboleo' delator de una estrella causado por la presencia. de un exoplaneta caliente de Júpiter.

Esta firma de Júpiter caliente ahora se ha encontrado para la estrella de la secuencia principal YBP401 y otras dos estrellas en el cúmulo junto con la evidencia anterior de varios otros planetas.

"Queremos utilizar un cúmulo de estrellas abierto como laboratorio para explorar las propiedades de los exoplanetas y las teorías de la formación de planetas", dijo el Dr. Saglia.

"Aquí no solo tenemos muchas estrellas que posiblemente alberguen planetas, sino también un entorno denso, en el que deben haberse formado".

El equipo descubrió que los Júpiter calientes son más comunes alrededor de las estrellas en Messier 67 que en el caso de las estrellas fuera de los cúmulos.

“Nuestra muestra de 66 estrellas de secuencia principal y de desvío incluye 3 Júpiter calientes, lo que indica una alta tasa de Júpiter calientes en este cúmulo (5,6% para estrellas individuales y 4,5% para la muestra completa) & # 8211 mucho más que en estudios comparables de estrellas que no están en cúmulos, donde la tasa es más como el 1% ”, dijeron los astrónomos.

Creen que es muy poco probable que estos gigantes exóticos se formaran realmente donde los encontramos ahora, ya que las condiciones tan cercanas a la estrella anfitriona no habrían sido inicialmente adecuadas para la formación de planetas similares a Júpiter.

Más bien, se cree que se formaron más lejos, como probablemente hizo Júpiter, y luego se acercaron a la estrella.

“No se había detectado ningún Júpiter caliente en cúmulos abiertos hasta hace unos años”, dijo el Dr. Pasquini.

"En tres años, el paradigma ha pasado de una ausencia total de tales planetas & # 8211 a un exceso".

Esta investigación se informó en un artículo avanzado en línea en la revista Astronomía y astrofísica (preimpresión de arXiv.org).

A. Brucalassi et al. Busca planetas gigantes en M67. III. Exceso de Júpiter calientes en densos cúmulos abiertos. A & ampA, publicado en línea el 17 de junio de 2016 doi: 10.1051 / 0004-6361 / 201527561


Espectros reales

Encontramos que los espectros reales no se ajustan exactamente a las expectativas de arriba.

Figura 3: Una caricatura de un espectro vibracional real.

A medida que aumenta la energía, las líneas ramificadas R se vuelven cada vez más similares en energía (es decir, las líneas se acercan entre sí) y a medida que la energía disminuye, las líneas ramificadas P se vuelven cada vez más diferentes en energía (es decir, las líneas se alejan más). Esto es atribuible a dos fenómenos: acoplamiento rotacional-vibratorio y distorsión centrífuga.

Acoplamiento rotacional-vibratorio

A medida que vibra una molécula diatómica, cambia la longitud de su enlace. Dado que el momento de inercia depende de la longitud del enlace, también cambia y, a su vez, cambia la constante rotacional B. Supusimos anteriormente que B de R (0) y B de P (1) eran iguales, sin embargo, difieren porque de este fenómeno y B viene dado por

[B_e = left (- alpha_e nu + dfrac <1> <2> right) nonumber ]

Dónde (_) es la constante de rotación de un rotor rígido y ( alpha_) es la constante de acoplamiento rotacional-vibratorio. La información de la banda se puede utilizar para determinar B0 y B1 de los dos estados de energía diferentes, así como la constante de acoplamiento rotacional-vibracional, que se puede encontrar mediante el método de diferencias de combinación.

Diferencias de combinación

Las diferencias de combinación implican encontrar los valores de B0 y B1 constante de acoplamiento rotacional-vibratorio midiendo el cambio para dos transiciones diferentes que comparten un estado común.

& # 65279 Figura 4: Parte del método de diferencias de combinación que representan las transiciones de las ramas P y R que comparten un estado J inferior común.

Para determinar B1, emparejamos transiciones que comparten un estado inferior común aquí, R (1) y P (1). Tenga en cuenta que el nivel vibratorio no cambia. Ambas ramas comienzan con J = 1, por lo que al encontrar la diferencia de energía entre las líneas, encontramos B1.

[ Delta E_R- Delta E_P = E ( nu = 1, J '= J + 1) - E ( nu = 1, J' = J-1) nonumber ]

Insertando esta información en la ecuación de arriba, obtenemos

[= omega_0 + B_1 (J + 1) (J + 2) -B_0 J (J + 1) - omega_0 -B_1 (J-1) J + B_0 J (J + 1) nonumber ]

[= <4B> _1 left (J + dfrac <1> <2> right) nonumber ]

Si graficamos ( Delta E_R- Delta E_P ) contra (J + dfrac <1> <2> ), obtenemos una línea recta con pendiente 4B1.

Figura 5: Parte del método de diferencias de combinación que representan las transiciones de las ramas P y R que comparten un estado J superior común.

De manera similar, podemos determinar B0 encontrando diferencias de número de onda en las transiciones que comparten un estado superior común aquí, R (0) y P (2). Ambas ramas terminan en J = 1 y las diferencias solo dependerán de B0.

Como antes, si graficamos ( Delta_-Delta_

nonumber ) vs (<(J +> dfrac <1> <2> <)> nonumber ), obtenemos una línea recta con pendiente 4B 0 .

A partir de esto, podemos obtener la constante de acoplamiento rotacional-vibracional:

Distorsión centrífuga

De manera similar al acoplamiento rotacional-vibratorio, la distorsión centrífuga está relacionada con la longitud de enlace cambiante de una molécula. Una molécula real no se comporta como un rotor rígido que tiene una varilla rígida para un enlace químico, sino que actúa como si tuviera un resorte para un enlace químico. A medida que aumenta la velocidad de rotación de una molécula, aumenta la longitud de su enlace y aumenta su momento de inercia. A medida que aumenta el momento de inercia, la constante rotacional B disminuye.

Donde (D ) es el constante de distorsión centrífuga y está relacionado con el número de onda de vibración, ( omega )

Cuando se tienen en cuenta los factores anteriores, la energía real de un estado de vibración es

[S (v, J) ​​= nu_0v + dfrac <1> <2> + B_e J (J + 1) - alpha_e left (v + dfrac <1> <2> right) J (J + 1 ) -D_e [J (J + 1)] ^ 2 nonumber ]


Júpiter: dos puntos rojos - 2007

El quinto planeta del sistema solar, Júpiter es el primero de los planetas gaseosos. Es el planeta más grande del sistema solar con un radio impresionante de 44,423 millas, más de 11 veces el de la Tierra y aproximadamente una décima parte del sol. Debido a que Júpiter es un planeta gaseoso, no tiene una superficie sólida, los gases simplemente se vuelven más densos más cerca del centro, y eventualmente se convierten en líquido. Debido a que este planeta no es sólido, se distorsiona fácilmente. De hecho, Júpiter, que tiene la velocidad de rotación más rápida del sistema solar, sobresale en el ecuador y se aplana en los polos debido a su rápida rotación. Se estima que la composición de Júpiter & # 146s es 90% de hidrógeno y 10% de helio con un par de otros gases traza también. Lo que se puede ver desde el espacio son las nubes de amoníaco que rodean el planeta. Las bandas visibles de color son el resultado de vientos de muy alta velocidad que fluyen en direcciones opuestas en bandas adyacentes. Dentro de estas bandas hay tormentas que se han prolongado durante años. La más notable es la Gran Mancha Roja, una tormenta que se ha observado durante 300 años. Tres Earth & # 146 podrían caber fácilmente en la Gran Mancha Roja.

Júpiter ha sido descrito como su propio pequeño sistema solar debido a la gran cantidad de lunas que orbitan alrededor del planeta. Hay 63 lunas alrededor de Júpiter, la mayor cantidad de cualquier planeta del sistema solar. Cuatro en particular, Io, Europa, Ganímedes y Calisto, tienen el tamaño de un planeta. Solo en 2003, se descubrieron 23 lunas nuevas. Las razones de esta increíble cantidad de lunas incluyen la fuerte fuerza gravitacional del planeta a 20,87 m / s2, más del doble de la fuerza gravitacional en la Tierra, y también el gran campo magnético del planeta, que se extiende hasta la órbita de Saturno. Al igual que Saturno, Júpiter también tiene anillos, aunque solo son visibles cuando el sol los ilumina a contraluz y se cree que están compuestos de polvo levantado por las colisiones de meteoritos con las cuatro lunas más grandes.

Varios conjuntos de datos nuevos de Júpiter provienen tanto del Telescopio Espacial Hubble como de la nave espacial New Horizons. Los conjuntos de datos del Telescopio Espacial Hubble incluyen este conjunto de datos que muestra imágenes de la superficie de febrero y otro de marzo de 2007 que muestran la Gran Mancha Roja y la Mancha Roja Junior, una secuencia de imágenes que muestran las diferentes capas de la atmósfera de Júpiter variando el espectro (HST secuencia), y una vista de Júpiter después de que fue golpeado por un cometa. La nave espacial New Horizons se lanzó en enero de 2006 con el objetivo de estudiar Plutón en 2015. En su camino a Plutón, New Horizons también ha proporcionado imágenes de otros planetas. La animación en blanco y negro de Júpiter que está disponible para SOS está hecha de imágenes de la nave espacial New Horizons que se superpusieron en una imagen del Telescopio Espacial Hubble de 2007.


Kepler ayuda a pesar la galaxia

El Sol, como todas las demás estrellas de la Galaxia, orbita el centro de la Vía Láctea. La órbita de nuestra estrella es casi circular y se encuentra en el disco de la galaxia. La velocidad del Sol en su órbita es de unos 200 kilómetros por segundo, lo que significa que nos lleva aproximadamente 225 millones de años dar una vuelta al centro de la Galaxia. Llamamos al período de la revolución del Sol el año galáctico. Es mucho tiempo en comparación con las escalas de tiempo humanas durante toda la vida de la Tierra, solo han pasado unos 20 años galácticos. Esto significa que hemos recorrido solo una pequeña fracción del camino alrededor de la Galaxia en todo el tiempo que los humanos han mirado al cielo.

Podemos usar la información sobre la órbita del Sol para estimar la masa de la Galaxia (del mismo modo que podríamos & # 8220 pesar & # 8221 al Sol monitoreando la órbita de un planeta a su alrededor; ver Órbitas y gravedad). Supongamos que la órbita del Sol es circular y que la Galaxia es aproximadamente esférica (sabemos que la Galaxia tiene más forma de disco, pero para simplificar el cálculo haremos esta suposición, que ilustra el enfoque básico). Hace mucho tiempo, Newton demostró que si tienes materia distribuida en la forma de una esfera, entonces es simple calcular la atracción de la gravedad sobre algún objeto justo fuera de esa esfera: puedes suponer que la gravedad actúa como si toda la materia estuviera concentrada en un punto de la esfera. centro de la esfera. For our calculation, then, we can assume that all the mass that lies inward of the Sun’s position is concentrated at the center of the Galaxy, and that the Sun orbits that point from a distance of about 26,000 light-years.

This is the sort of situation to which Kepler’s third law (as modified by Newton) can be directly applied. Plugging numbers into Kepler’s formula, we can calculate the sum of the masses of the Galaxy and the Sun. However, the mass of the Sun is completely trivial compared to the mass of the Galaxy. Thus, for all practical purposes, the result (about 100 billion times the mass of the Sun) is the mass of the Milky Way. More sophisticated calculations based on more sophisticated models give a similar result.

Our estimate tells us how much mass is contained in the volume inside the Sun’s orbit. This is a good estimate for the total mass of the Galaxy only if hardly any mass lies outside the Sun’s orbit. For many years astronomers thought this assumption was reasonable. The number of bright stars and the amount of luminous matter (meaning any material from which we can detect electromagnetic radiation) both drop off dramatically at distances of more than about 30,000 light-years from the galactic center. Little did we suspect how wrong our assumption was.


What can Jupiter's spectrograph tell us other than its rotational velocity? - Astronomía

Mantle : Pressurized hydrogen in the mantle may generate electric currents which generate Jupiter's powerful magnetic field. The outer mantle is liquid hydrogen the inner mantle is liquid metallic hydrogen. The layers of extraordinarily-compressed hydrogen are in a state so extreme that it has never been produced on Earth. The pressure is so great that the hydrogen molecules inside Jupiter conduct heat and electricity very well, in a metal-like fashion (they do not do this under Earth-like condition). Inside Jupiter, electrons from hydrogen molecules move freely from molecule to molecule (like the electrons of a metal) this is what allows the electrical and heat conductivity.

Core : At the center of the planet is a molten rock core which is many times bigger and more massive than the entire Earth. It is 20,000 °C, about three times hotter than the Earth's core.

Internal Heat : Jupiter is a heat source it radiates 1.6 times a much energy as it receives from the Sun. This energy is produced by Jupiter's shrinking due to gravity, and this produces heat. Also, it is still cooling down, losing its initial energy (the energy it received as the Solar System formed).

Does Jupiter produce energy by nuclear fusion -- NO. Jupiter, the biggest of the gas giants, is too small to produce a core temperature that is hot enough to undergo fusion (you need about 3 million degrees to start the fusion of hydrogen). You'd need a body that was many times the mass of Jupiter to get nuclear fusion (the theoretical limit is about 8 percent of the mass of the Sun).

Magnetic Field : Jupiter has a very strong magnetic field. The magnetic field is probably generated as the planet spins its deep metallic-hydrogen layer with electrical currents .

Jupiter's magnetic field (Jupiter's magnetosphere) extends for millions of miles into space. The tail of this magnetic field (which is extended by the solar wind), extends into the orbit of Saturn! A tremendous amount of charged particles are trapped within this magnetosphere, especially in the inner parts of this field. This makes Jupiter the most deadly radiation environment of any of the planets.


Science Results

Subaru Telescope's observations show auroras at Jupiter's poles are heating the planet's atmosphere more deeply than previously thought – and its near-immediate response to solar winds. This article is based on the press release from Jet Propulsion Laboratory (JPL).

Figure 1: Infrared images of Jupiter, sensitive to its stratospheric temperatures, recorded by the Cooled Mid-Infrared Camera and Spectrograph (COMICS) at the Subaru Telescope at the summit of Mauna Kea, Hawaii. Auroras appear to cause enhanced and variable heating at Jupiter's poles. The heating occurs when the magnetosphere and the solar wind interact. Images were captured just a few hours apart, from Jan. 11-12, 2017 and illustrate how quickly the atmosphere showed effects from solar winds. Regions of the atmosphere that are more yellow and red indicate the hotter regions, where most energetic particles are being deposited by solar winds. (Credit: NAOJ / NASA/JPL-Caltech)

"The impact at Jupiter is an extreme example of space weather," said James Sinclair of NASA's Jet Propulsion Laboratory, who led new research. "We're seeing the solar winds having an effect deeper than is normally seen."

Auroras at Earth's poles (known as the aurora borealis at the North Pole and aurora australis at the South Pole) occur when the energetic particles blown out from the Sun (the solar wind) interact with the gases in our atmosphere. The auroras even heat up our atmosphere. The same thing happens at Jupiter, but the new observations show the heating goes deep, into the lower level of the upper atmosphere, or stratosphere.

"What is startling about the results is that we were able to associate for the first time the variations in solar wind and the response in the stratosphere – and that the response to these variations is so quick," said Glenn Orton, also of JPL and co-author who was part of the observing team.

Within a day of solar winds hitting Jupiter, the chemistry in its atmosphere changed and its temperature rose, scientists found. An infrared image captured during their observing campaign in January, February and May of 2017 clearly shows hot spots near the poles, where Jupiter's auroras are. The scientists based their findings on observations by the Subaru Telescope.

The Cooled Mid-Infrared Camera and Spectrograph (COMICS) mounted on the Subaru Telescope recorded thermal images of Jupiter's stratosphere that are sensitive to temperature.

"Such heating and chemical reactions may tell us something about other planets with harsh environments, and even early Earth," said Yasumasa Kasaba of Tohoku University, who is a co-PI of the observations using the Subaru Telescope.

These observations will also complete the picture of auroral response to the solar wind at shorter wavelengths being made by the Juno mission, as a part of the coordinated campaign of Earth-based support for the mission.

These results were published on April 8, 2019 in Nature Astronomy (J. A. Sinclair, G. S. Orton, J. Fernandes, Y. Kasaba, T. M. Sato, T. Fujiyoshi, C. Tao, M. F. Vogt, D. Grodent, B. Bonfond, J. I. Moses, T. K. Greathouse, W. Dunn, R. S. Giles, F. Tabataba-Vakili, L. N. Fletcher & P. G. J. Irwin, "A brightening of Jupiter's auroral 7.8-micron CH4 emission during a solar-wind compression)") as Advance Online Publication. A part of the observations was conducted through the Keck-Subaru time exchange program.