Las firmas atmosféricas de las supertierras: cómo distinguir entre atmósferas ricas en hidrógeno y pobres en hidrógeno

Las supertierras extrasolares (1-10 M⊕) probablemente existen con una amplia variedad de atmósferas. Algunas supertierras pueden ser capaces de retener atmósferas masivas ricas en hidrógeno. Otras pueden nunca acumular hidrógeno o experimentar una fuga significativa de elementos ligeros, resultando en atmósferas más parecidas a las de los planetas terrestres en nuestro Sistema Solar. Examinamos cómo un observador podría diferenciar entre atmósferas ricas en hidrógeno y pobres en hidrógeno modelando los espectros de emisión y transmisión de las supertierras, y encontramos que la discriminación es posible al observar el espectro de transmisión por sí solo. Una atmósfera similar a la de la Tierra, compuesta principalmente de elementos y moléculas pesadas, tendrá una señal de transmisión muy débil debido a su pequeña altura de escala atmosférica (ya que la altura de escala es inversamente proporcional al peso molecular). Por otro lado, una gran atmósfera rica en hidrógeno revela una señal de transmisión relativamente grande. El espectro de emisión de la supertierras puede además restringir la composición atmosférica y la estructura de temperatura. Las supertierras con atmósferas masivas de hidrógeno revelarán características espectrales fuertes debido al agua, mientras que aquellas que han perdido la mayor parte de su hidrógeno (y no tienen océano líquido) estarán marcadas por características de CO2 y falta de H2O. Aplicamos nuestro estudio específicamente al planeta de baja masa que orbita una estrella M, Gl 581c (Msini = 5 M⊕), aunque nuestras conclusiones son relevantes para las supertierras en general. La capacidad de distinguir atmósferas ricas en hidrógeno podría ser esencial para interpretar observaciones de masa y radio de planetas en la transición entre supertierras rocosas y planetas similares a Neptuno. Encabezados de asunto: estrellas: individual (Gl 581)- sistemas planetarios – 2 –