Un metal reflectante.

Nature volumen 620, páginas 67–71 (2023)Cite este artículo

3603 Accesos

2 citas

801 altmétrico

Detalles de métricas

No hay planetas de tamaño intermedio entre la Tierra y Neptuno en nuestro Sistema Solar, pero estos objetos se encuentran alrededor de una fracción sustancial de otras estrellas1. Las estadísticas de población muestran que los planetas cercanos en este rango de tamaño se bifurcan en dos clases según sus radios2,3. Se propone que el grupo con radios más grandes (denominados 'subneptunos') se distinga por tener atmósferas dominadas por hidrógeno que representan un pequeño porcentaje de la masa total de los planetas4. GJ 1214b es un arquetipo subNeptuno que se ha observado ampliamente mediante espectroscopía de transmisión para probar esta hipótesis5,6,7,8,9,10,11,12,13,14. Sin embargo, los espectros medidos no tienen rasgos distintivos y, por lo tanto, no son concluyentes debido a la presencia de aerosoles a gran altitud en la atmósfera del planeta. Aquí presentamos una curva de fase térmica espectroscópica de GJ 1214b obtenida con el Telescopio Espacial James Webb (JWST) en el infrarrojo medio. Los espectros diurno y nocturno (temperaturas de brillo promedio de 553 ± 9 y 437 ± 19 K, respectivamente) muestran cada uno más de 3σ evidencia de características de absorción, siendo el H2O la causa más probable en ambos. La emisión térmica global medida implica que el albedo de Bond de GJ 1214b es 0,51 ± 0,06. La comparación entre los datos de la curva de fase espectroscópica y los modelos tridimensionales de GJ 1214b revelan un planeta con una atmósfera de alta metalicidad cubierta por una capa gruesa y altamente reflectante de nubes o neblina.

Esta es una vista previa del contenido de la suscripción, acceda a través de su institución

Acceda a Nature y a otras 54 revistas de Nature Portfolio

Obtenga Nature+, nuestra suscripción de acceso en línea con la mejor relación calidad-precio

$29.99 / 30 días

cancelar en cualquier momento

Suscríbete a esta revista

Reciba 51 números impresos y acceso en línea

$199.00 por año

sólo $3.90 por número

Alquila o compra este artículo

Los precios varían según el tipo de artículo.

desde $ 1,95

a$39.95

Los precios pueden estar sujetos a impuestos locales que se calculan durante el pago.

Los datos sin procesar de este estudio estarán disponibles públicamente en el Archivo Mikulski para Telescopios Espaciales de STScI (https://archive.stsci.edu/) el 20 de julio de 2023. El siguiente repositorio de Zenodo alberga productos de datos secundarios, incluida la luz blanca y la luz espectral. curvas, parámetros de ajuste extraídos y cuadernos ipython para calcular cantidades derivadas: https://zenodo.org/record/7703086#.ZAZk1dLMJhE. Los datos originales se proporcionan con este documento.

El código de reducción de datos principal utilizado en este documento (SPARTA) está disponible en https://github.com/ideasrule/sparta. ¡Eureka! El código utilizado para el análisis de datos auxiliares está disponible en https://github.com/kevin218/Eureka. Utilizamos versiones adaptadas de SPARC/MITgcm (https://github.com/MITgcm/MITgcm) y CARMA (https://github.com/ESCOMP/CARMA) para nuestro modelado de aerosoles GCM y 1D, respectivamente. Los perfiles de temperatura-presión 1D utilizados para inicializar los GCM fueron generados por HELIOS (https://github.com/exoclime/HELIOS).

Howard, AW y cols. Ocurrencia de planetas a 0,25 AU de estrellas de tipo solar de Kepler. Astrofia. J. Supl. Ser. 201, 15 (2012).

ADS del artículo Google Scholar

Fulton, BJ y cols. La encuesta California-Kepler. III. Una brecha en la distribución del radio de los planetas pequeños. Astron. J. 154, 109 (2017).

ADS del artículo Google Scholar

Van Eylen, V. y col. Una vista astrosísmica del valle del radio: núcleos despojados, no nacidos rocosos. Lun. No. R. Astron. Soc. 479, 4786–4795 (2018).

ADS del artículo Google Scholar

Bean, JL, Raymond, SN y Owen, JE La naturaleza y los orígenes de los planetas de tamaño subneptuno. J. Geophys. Res. (Planetas) 126, e06639 (2021).

Google Académico

Bean, JL, Miller-Ricci Kempton, E. y Homeier, D. Un espectro de transmisión terrestre del exoplaneta súper Tierra GJ 1214b. Naturaleza 468, 669–672 (2010).

Artículo ADS CAS PubMed Google Scholar

Croll, B. y col. La espectroscopía de transmisión de banda ancha de la súper Tierra GJ 1214b sugiere una atmósfera de bajo peso molecular medio. Astrofia. J. 736, 78 (2011).

ADS del artículo Google Scholar

Bean, JL y cols. El espectro de transmisión óptica y de infrarrojo cercano de la súper Tierra GJ 1214b: más evidencia de una atmósfera rica en metales. Astrofia. J. 743, 92 (2011).

ADS del artículo Google Scholar

Désert, J.-M. et al. Evidencia observacional de una atmósfera rica en metales en la súper Tierra GJ1214b. Astrofia. J. Lett. 731, L40 (2011).

ADS del artículo Google Scholar

Berta, ZK y cols. El espectro de transmisión plano de la súper Tierra GJ1214b desde la cámara de campo amplio 3 del Telescopio Espacial Hubble. Astrofia. J. 747, 35 (2012).

ADS del artículo Google Scholar

Fraine, JD y cols. Tránsitos de Spitzer de la súper Tierra GJ1214b e implicaciones para su atmósfera. Astrofia. J. 765, 127 (2013).

ADS del artículo Google Scholar

Kreidberg, L. y col. Nubes en la atmósfera del exoplaneta súper-Tierra GJ1214b. Naturaleza 505, 69–72 (2014).

Artículo ADS PubMed Google Scholar

Kasper, D. y col. No detección de helio en las atmósferas superiores de tres exoplanetas subneptunos. Astron. J. 160, 258 (2020).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Orell-Miquel, J. et al. Una detección tentativa de He I en la atmósfera de GJ 1214 b. Astron. Astrofia. 659, A55 (2022).

Artículo CAS Google Scholar

Habló, JJ et al. No detección de He I en la atmósfera de GJ 1214b con Keck/NIRSPEC, en un momento de mínima contaminación telúrica. Astrofia. J. Lett. 939, L11 (2022).

ADS del artículo Google Scholar

Charbonneau, D. y col. Una súper Tierra en tránsito por una estrella cercana de baja masa. Naturaleza 462, 891–894 (2009).

Artículo ADS CAS PubMed Google Scholar

Kendrew, S. y col. El instrumento de infrarrojo medio para el telescopio espacial James Webb, IV: el espectrómetro de baja resolución. Publ. Astron. Soc. Pacífico. 127, 623 (2015).

ADS del artículo Google Scholar

Gillon, M. y col. Búsqueda de un planeta terrestre habitable en tránsito por la cercana enana roja GJ 1214. Astron. Astrofia. 563, A21 (2014).

Artículo de Google Scholar

Cloutier, R., Charbonneau, D., Deming, D., Bonfils, X. y Astudillo-Defru, N. Una masa más precisa para GJ 1214 b y la frecuencia de sistemas multiplanetarios alrededor de enanas de tamaño medio. Astron. J. 162, 174 (2021).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Rowe, JF y cols. El albedo muy bajo de un planeta extrasolar: la MAYORÍA de la fotometría espacial de HD 209458. Astrophis. J. 689, 1345-1353 (2008).

ADS del artículo Google Scholar

Stevenson, KB y cols. Estructura térmica de la atmósfera de un exoplaneta a partir de espectroscopia de emisión de resolución de fases. Ciencia 346, 838–841 (2014).

Artículo ADS CAS PubMed Google Scholar

Brandeker, A. y col. Albedo geométrico de CHEOPS del caliente Júpiter HD 209458 b. Astron. Astrofia. 659, L4 (2022).

ADS del artículo Google Scholar

Moroz, VI La atmósfera de Venus. Ciencia espacial. Rev. 29, 3-127 (1981).

ADS del artículo Google Scholar

Li, L. y col. Menos energía solar absorbida y más calor interno para Júpiter. Nat. Comunitario. 9, 3709 (2018).

Artículo ADS PubMed PubMed Central Google Scholar

Morley, CV y cols. Emisión térmica y espectros de luz reflejada de supertierras con espectros de transmisión plana. Astrofia. J. 815, 110 (2015).

ADS del artículo Google Scholar

Kawashima, Y. & Ikoma, M. Espectros de transmisión teóricos de atmósferas de exoplanetas con neblina de hidrocarburos: efecto de la creación, crecimiento y sedimentación de partículas de neblina. II. Dependencia de la intensidad de la irradiación UV, la metalicidad, la relación C/O, el coeficiente de difusión en remolino y la temperatura. Astrofia. J. 877, 109 (2019).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Adams, D., Gao, P., de Pater, I. y Morley, CV Neblina agregada en atmósferas de exoplanetas. Astrofia. J. 874, 61 (2019).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Lavvas, P., Koskinen, T., Steinrueck, ME, García Muñoz, A. & Showman, AP Neblina fotoquímica en atmósferas subneptunianas con un enfoque en GJ 1214b. Astrofia. J. 878, 118 (2019).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Gao, P. y col. Composición de aerosoles de exoplanetas gigantes calientes dominados por silicatos y neblinas de hidrocarburos. Nat. Astron. 4, 951–956 (2020).

ADS del artículo Google Scholar

Kataria, T., Showman, AP, Fortney, JJ, Marley, MS y Freedman, RS La circulación atmosférica de la súper Tierra GJ 1214b: dependencia de la composición y la metalicidad. Astrofia. J. 785, 92 (2014).

ADS del artículo Google Scholar

Charnay, B., Meadows, V. y Leconte, J. Modelado 3D de la atmósfera de GJ1214b: mezcla vertical impulsada por una circulación anti-Hadley. Astrofia. J. 813, 15 (2015).

ADS del artículo Google Scholar

Charnay, B., Meadows, V., Misra, A., Leconte, J. y Arney, G. Modelado 3D de la atmósfera de GJ1214b: formación de nubes altas no homogéneas e implicaciones observacionales. Astrofia. J. Lett. 813, L1 (2015).

ADS del artículo Google Scholar

Christie, DA y cols. El impacto de los modelos de nubes de equilibrio de fase en las simulaciones GCM de GJ 1214b. Lun. No. R. Astron. Soc. 517, 1407–1421 (2022).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Lavvas, P. & Koskinen, T. Propiedades de los aerosoles de las atmósferas de planetas gigantes extrasolares. Astrofia. J. 847, 32 (2017).

ADS del artículo Google Scholar

Toon, OB, Turco, RP, Hamill, P., Kiang, CS & Whitten, RC Un modelo unidimensional que describe la formación y evolución de aerosoles en la estratosfera: II. Estudios de sensibilidad y comparación con observaciones. J. Ciencia atmosférica. 36, 718–736 (1979).

2.0.CO;2" data-track-action="article reference" href="https://doi.org/10.1175%2F1520-0469%281979%29036%3C0718%3AAODMDA%3E2.0.CO%3B2" aria-label="Article reference 34" data-doi="10.1175/1520-0469(1979)0362.0.CO;2">Artículo ADS CAS Google Scholar

Ackerman, AS, Toon, OB & Hobbs, PV Modelado numérico de huellas de barcos producidas por inyecciones de núcleos de condensación de nubes en nubes estratiformes marinas. J. Geophys. Res. 100, 7121–7133 (1995).

ADS del artículo Google Scholar

Khare, BN y cols. Constantes ópticas de tolinas orgánicas producidas en una atmósfera simulada de Titanio: desde rayos X suaves hasta frecuencias de microondas. Ícaro 60, 127-137 (1984).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Miller-Ricci Kempton, E., Zahnle, K. y Fortney, JJ La química atmosférica de GJ 1214b: fotoquímica y nubes. Astrofia. J. 745, 3 (2012).

ADS del artículo Google Scholar

Owen, JE y Wu, Y. Planetas Kepler: una historia de evaporación. Astrofia. J. 775, 105 (2013).

ADS del artículo Google Scholar

Gupta, A. & Schlichting, HE Esculpiendo el valle en la distribución del radio de pequeños exoplanetas como subproducto de la formación de planetas: el mecanismo de pérdida de masa impulsado por el núcleo. Lun. No. R. Astron. Soc. 487, 24-33 (2019).

Artículo ADS PubMed PubMed Central Google Scholar

Kuchner, MJ Planetas de masa terrestre ricos en volátiles en la zona habitable. Astrofia. J. Lett. 596, L105-L108 (2003).

ADS del artículo Google Scholar

Léger, A. et al. ¿Una nueva familia de planetas? 'Océano-Planetas'. Ícaro 169, 499–504 (2004).

ADS del artículo Google Scholar

Rogers, LA y Seager, S. Tres posibles orígenes de la capa de gas en GJ 1214b. Astrofia. J. 716, 1208–1216 (2010).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Hörst, SM et al. Tasas de producción de neblina en experimentos de atmósferas de súper Tierra y miniNeptuno. Nat. Astron. 2, 303–306 (2018).

ADS del artículo Google Scholar

Él, C. et al. Simulaciones de laboratorio de la formación de neblina en las atmósferas de supertierras y miniNeptunos: color de partículas y distribución de tamaño. Astrofia. J. Lett. 856, L3 (2018).

ADS del artículo Google Scholar

Gavilan, L., Carrasco, N., Vrønning Hoffmann, S., Jones, NC y Mason, NJ Aerosoles orgánicos en atmósferas anóxicas y óxicas de exoplanetas similares a la Tierra: espectroscopia VUV-MIR de CHON Tholins. Astrofia. J. 861, 110 (2018).

ADS del artículo Google Scholar

Ohno, K. y Okuzumi, S. Modelado microfísico de nubes minerales en GJ1214 by GJ436 b: predicción de los límites superiores de la altura de la cima de las nubes. Astrofia. J. 859, 34 (2018).

ADS del artículo Google Scholar

Keating, D. & Cowan, NB Revisando el presupuesto energético de WASP-43b: transporte de calor mejorado día-noche. Astrofia. J. Lett. 849, L5 (2017).

ADS del artículo Google Scholar

Bouwman, J. y col. Rendimiento de series de tiempo espectroscópicas del instrumento de infrarrojo medio en el JWST. Publ. Astron. Soc. Pacífico. 135, 038002 (2023).

Bell, T. y col. ¡Eureka!: Un canal de extremo a extremo para observaciones de series temporales de JWST. J. Software de código abierto. 7, 4503 (2022).

ADS del artículo Google Scholar

Fixsen, DJ y cols. Rechazo de rayos cósmicos y eficiencia de lectura para conjuntos de áreas grandes. Publ. Astron. Soc. Pacífico. 112, 1350-1359 (2000).

ADS del artículo Google Scholar

Hu, GY & O'Connell, RF Inversión analítica de matrices tridiagonales simétricas. J. Física. Un general matemático 29, 1511-1513 (1996).

Artículo ADS MathSciNet MATH Google Scholar

Henry, GW & Bean, JL Fotometría del telescopio de imágenes automático C14 de GJ1214. Preimpresión en https://arxiv.org/abs/2302.07874 (2023).

Foreman-Mackey, D., Hogg, DW, Lang, D. y Goodman, J. maestro de ceremonias: el martillo MCMC. Publ. Astron. Soc. Pacífico. 125, 306 (2013).

ADS del artículo Google Scholar

Kreidberg, L. Batman: cálculo básico del modelo de tránsito en Python. Publ. Astron. Soc. Pacífico. 127, 1161 (2015).

ADS del artículo Google Scholar

Kokori, A. y col. Proyecto ExoClock. II. Un estudio integrado a gran escala con 180 efemérides de exoplanetas actualizadas. Astrofia. J. Supl. Ser. 258, 40 (2022).

ADS del artículo Google Scholar

Argyriou, Y. Calibración del instrumento MIRI a bordo del telescopio espacial James Webb. Tesis doctoral, Instituto de Astronomía KU Leuven (2021).

Cowan, NB y Agol, E. Inversión de funciones de fase para mapear exoplanetas. Astrofia. J. Lett. 678, L129 (2008).

ADS del artículo Google Scholar

Keating, D., Cowan, NB y Dang, L. Temperaturas nocturnas uniformemente altas en gigantes gaseosos de períodos cortos. Nat. Astron. 3, 1092–1098 (2019).

ADS del artículo Google Scholar

Showman, AP y cols. Circulación atmosférica de Júpiter calientes: simulaciones de modelos de circulación general radiativo-dinámico acoplados de HD 189733b y HD 209458b. Astrofia. J. 699, 564–584 (2009).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Kataria, T. y col. Circulación atmosférica tridimensional de Júpiter calientes en órbitas muy excéntricas. Astrofia. J. 767, 76 (2013).

ADS del artículo Google Scholar

Adcroft, A., Campin, J.-M., Hill, C. y Marshall, J. Implementación de un modelo de circulación general atmosférica oceánica en el cubo esférico expandido. Lun. Tiempo Rev. 132, 2845 (2004).

ADS del artículo Google Scholar

Marley, MS y McKay, CP Estructura térmica de la atmósfera de Urano. Ícaro 138, 268–286 (1999).

Artículo ADS CAS PubMed Google Scholar

Liu, B. & Showman, AP Circulación atmosférica de Júpiter calientes: insensibilidad a las condiciones iniciales. Astrofia. J. 770, 42 (2013).

ADS del artículo Google Scholar

Malik, M. y col. HELIOS: un código de transferencia radiativa acelerado por GPU de código abierto para atmósferas exoplanetarias autoconsistentes. Astron. J. 153, 56 (2017).

ADS del artículo Google Scholar

Malik, M. y col. Atmósferas exoplanetarias autoluminosas e irradiadas exploradas con HELIOS. Astron. J. 157, 170 (2019).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Zhang, X. & Showman, AP Efectos de la composición masiva sobre la dinámica atmosférica en exoplanetas cercanos. Astrofia. J. 836, 73 (2017).

ADS del artículo Google Scholar

Tomasko, MG, Doose, LR, Dafoe, LE y See, C. Límites en el tamaño de los aerosoles a partir de mediciones de polarización lineal en la atmósfera de Titán. Ícaro 204, 271–283 (2009).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Lavvas, P., Yelle, RV y Griffith, CA Estructura de aerosol vertical de Titán en el lugar de aterrizaje de Huygens: limitaciones en el tamaño de las partículas, la densidad, la carga y el índice de refracción. Ícaro 210, 832–842 (2010).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Gladstone, GR y cols. La atmósfera de Plutón observada por New Horizons. Ciencia 351, aad8866 (2016).

Artículo ADS PubMed Google Scholar

Parmentier, V., Fortney, JJ, Showman, AP, Morley, C. y Marley, MS Transiciones en la composición de las nubes de los Júpiter calientes. Astrofia. J. 828, 22 (2016).

ADS del artículo Google Scholar

Kempton, EM-R. & Rauscher, E. Restringir los vientos de alta velocidad en atmósferas de exoplanetas mediante observaciones de cambios Doppler anómalos durante el tránsito. Astrofia. J. 751, 117 (2012).

ADS del artículo Google Scholar

Savel, AB y cols. Diagnóstico de asimetrías de extremidades en Júpiter calientes y ultracalientes con espectroscopía de transmisión de alta resolución. Astrofia. J. 944, 99 (2023).

Harada, CK y cols. Firmas de nubes en atmósferas calientes de Júpiter: espectros de emisión modelados de alta resolución a partir de modelos de circulación general 3D. Astrofia. J. 909, 85 (2021).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Piette, AAA, Madhusudhan, N. y Mandell, AM HyDRo: recuperación atmosférica de exoplanetas rocosos en emisión térmica. Lun. No. R. Astron. Soc. 511, 2565–2584 (2022).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Línea, MR et al. Un análisis de recuperación sistemático de los espectros de eclipses secundarios. I. Una comparación de técnicas de recuperación atmosférica. Astrofia. J. 775, 137 (2013).

ADS del artículo Google Scholar

Gandhi, S. y Madhusudhan, N. Recuperación de espectros de emisión de exoplanetas con HyDRA. Lun. No. R. Astron. Soc. 474, 271–288 (2018).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Gandhi, S., Madhusudhan, N. y Mandell, A. H- y disociación en Júpiter ultracalientes: un estudio de caso de recuperación de WASP-18b. Astron. J. 159, 232 (2020).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Piette, AAA y Madhusudhan, N. Consideraciones para la recuperación atmosférica de espectros de enanas marrones de alta precisión. Lun. No. R. Astron. Soc. 497, 5136–5154 (2020).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Skilling, J. Muestreo anidado para cálculo bayesiano general. Anal bayesiano. 1, 833–859 (2006).

Artículo MathSciNet MATEMÁTICAS Google Scholar

Feroz, F., Hobson, MP y Bridges, M. MULTINEST: una herramienta de inferencia bayesiana eficiente y robusta para cosmología y física de partículas. Lun. No. R. Astron. Soc. 398, 1601–1614 (2009).

ADS del artículo Google Scholar

Buchner, J. y col. Modelado espectral de rayos X de la región de oscurecimiento del AGN en el CDFS: selección y catálogo de modelos bayesianos. Astrónomo. Astrofia. 564, A125 (2014).

Artículo de Google Scholar

Madhusudhan, N. & Seager, S. Un método de recuperación de temperatura y abundancia para atmósferas de exoplanetas. Astrofia. J. 707, 24–39 (2009).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Rothman, LS y cols. HITEMP, la base de datos espectroscópica molecular de alta temperatura. J. Cuant. Espectrosc. Radiación. Transf. 111, 2139-2150 (2010).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Yurchenko, SN, Tennyson, J., Barber, RJ y Thiel, W. Momentos de transición vibratoria de CH4 desde los primeros principios. J. Mol. Espectrosc. 291, 69–76 (2013).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Yurchenko, SN y Tennyson, J. Listas de líneas ExoMol—IV. El espectro de rotación-vibración del metano hasta 1500 K. Mon. No. R. Astron. Soc. 440, 1649-1661 (2014).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Harris, GJ, Tennyson, J., Kaminsky, BM, Pavlenko, YV & Jones, HRA Lista de líneas HCN/HNC mejorada, atmósferas modelo y espectros sintéticos para WZ Cas. Lun. No. R. Astron. Soc. 367, 400–406 (2006).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Yurchenko, SN, Barber, RJ y Tennyson, J. Una lista de líneas calculada de forma variacional para NH3 caliente. Lun. No. R. Astron. Soc. 413, 1828–1834 (2011).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Barklem, PS y Collet, R. Funciones de partición y constantes de equilibrio para moléculas diatómicas y átomos de interés astrofísico. Astron. Astrofia. 588, A96 (2016).

ADS del artículo Google Scholar

Western, CM y cols. El espectro de N2 de 4.500 a 15.700 cm-1 revisado con PGOPHER. J. Cuant. Espectrosc. Radiación. Transf. 219, 127-141 (2018).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Richard, C. y otros. Nueva sección de la base de datos hitran: absorción inducida por colisión (CIA). J. Cuant. Espectrosc. Radiación. Transf. 113, 1276-1285 (2012).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Gandhi, S. y Madhusudhan, N. génesis: nuevos modelos autoconsistentes de espectros exoplanetarios. Lun. No. R. Astron. Soc. 472, 2334–2355 (2017).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Benneke, B. & Seager, S. Recuperación atmosférica para supertierras: restricción única de la composición atmosférica con espectroscopía de transmisión. Astrofia. J. 753, 100 (2012).

ADS del artículo Google Scholar

Pinhas, A. y Madhusudhan, N. Sobre firmas de nubes en espectros de tránsito exoplanetario. Lun. No. R. Astron. Soc. 471, 4355–4373 (2017).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Trotta, R. Bayes en el cielo: inferencia bayesiana y selección de modelos en cosmología. Contemporáneo. Física. 49, 71-104 (2008).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Benneke, B. & Seager, S. Cómo distinguir entre mini-Neptunos nublados y súper Tierras dominadas por agua/volátiles. Astrofia. J. 778, 153 (2013).

ADS del artículo Google Scholar

Piette, AAA y Madhusudhan, N. Sobre los perfiles de temperatura y espectros de emisión de atmósferas de mini-Neptuno. Astrofia. J. 904, 154 (2020).

ADS del artículo Google Scholar

Welbanks, L., McGill, P., Line, M. y Madhusudhan, N. Sobre la aplicación de la validación cruzada bayesiana de exclusión al análisis atmosférico de exoplanetas. Astron. J. 165, 112 (2023).

ADS del artículo Google Scholar

Vehtari, A., Gelman, A. & Gabry, J. Evaluación práctica del modelo bayesiano mediante validación cruzada con exclusión de uno y WAIC. Estadística. Computadora. 27, 1413-1432 (2017).

Artículo MathSciNet MATEMÁTICAS Google Scholar

Barstow, JK y cols. Una comparación de herramientas de recuperación espectroscópica de exoplanetas. Lun. No. R. Astron. Soc. 493, 4884–4909 (2020).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Parmentier, V. & Guillot, T. Un modelo analítico no gris para atmósferas irradiadas. I. Derivación. Astron. Astrofia. 562, A133 (2014).

ADS del artículo Google Scholar

Descargar referencias

Este trabajo se basa en observaciones realizadas con el Telescopio Espacial James Webb de NASA/ESA/CSA. Los datos se obtuvieron del Archivo Mikulski para Telescopios Espaciales del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial, operado por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía, Inc., bajo el contrato no. NAS 5-03127 para JWST. Estas observaciones están asociadas al programa no. 1803. La NASA brindó apoyo a este programa a través de una subvención del Space Telescope Science Institute. Este trabajo se benefició del Programa de Verano de Exoplanetas 2022 en el Laboratorio de Otros Mundos de la Universidad de California, Santa Cruz, un programa apoyado por la Fundación Heising-Simons. EMRK reconoce la financiación del programa NSF CAREER (subvención n.º 1931736). MZ agradece el apoyo de la beca 51 Pegasi b financiada por la Fundación Heising-Simons. M. Mansfield y LW reconocen el apoyo brindado por la NASA a través del Programa de becas Hubble de la NASA. JT agradece el apoyo del Fondo John Fell y la Agencia Espacial Canadiense.

Departamento de Astronomía, Universidad de Maryland, College Park, MD, EE. UU.

Eliza M.-R. Kempton, Arjun B. Savel, Kenneth E. Arnold, Matthew C. Nixon, Matej Malik y Jegug Ih

Departamento de Astronomía y Astrofísica, Universidad de Chicago, Chicago, IL, EE. UU.

Michael Zhang, Jacob L. Bean y Qiao Xue

Instituto Max-Planck de Astronomía, Heidelberg, Alemania

María E. Steinrueck y Sebastián Zieba

Laboratorio de Tierra y Planetas, Instituto Carnegie para la Ciencia, Washington, DC, EE.UU.

Anjali AA Piette y Peter Gao

Departamento de Física, Universidad de Oxford, Oxford, Reino Unido

Vivien Parmentier y Jake Taylor

Laboratorio Lagrange, Universidad de la Costa Azul, Observatorio de la Costa Azul, CNRS, Niza, Francia

Vivían Parmentier

Departamento de Astronomía, Universidad de Michigan, Ann Arbor, MI, EE.UU.

Isaac Malsky y Emily Rauscher

Escuela de Física y Astronomía, Universidad de Leicester, Leicester, Reino Unido

Michael T. Romano

Instituto BAER, Centro de Investigación Ames de la NASA, Moffet Field, CA, EE. UU.

Taylor J. Bell

Instituto Trottier de Investigación sobre Exoplanetas y Departamento de Física, Universidad de Montreal, Montreal, Quebec, Canadá

Jake Taylor

Centro de Astrofísica Computacional, Flatiron Institute, Nueva York, NY, EE. UU.

Arjun B. Savel

Laboratorio de Física Aplicada Johns Hopkins, Laurel, MD, EE. UU.

Kevin Stevenson

Observatorio Steward, Universidad de Arizona, Tucson, AZ, EE. UU.

Megan Mansfield

Agencia Espacial Europea, Instituto Científico del Telescopio Espacial, Baltimore, MD, EE.UU.

Sara Kendrew

Observatorio de Leiden, Universidad de Leiden, Leiden, Países Bajos

Sebastián Zieba

Becario de la Región de París, Acción Marie Sklodowska-Curie, París, Francia

Elsa Ducrot

AIM, CEA, CNRS, Universidad de París-Saclay, Universidad de París, Gif-sur-Yvette, Francia

Elsa Ducrot, Achrène Dyrek y Pierre-Olivier Lagage

Departamento de Física y Astronomía, Universidad Vanderbilt, Nashville, TN, EE. UU.

Keivan G. Stassun

Centro de Excelencia en Sistemas de Información, Universidad Estatal de Tennessee, Nashville, TN, EE. UU.

Gregorio W. Henry

Laboratorio Lunar y Planetario, Universidad de Arizona, Tucson, AZ, EE. UU.

Travis Barman

Eureka Scientific, Inc., Oakland, California, EE. UU.

Roxana Lobo

Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, Instituto de Tecnología de California, Pasadena, CA, EE. UU.

Tiffany Kataria

Departamento de Física y Astronomía, Universidad Johns Hopkins, Baltimore, MD, EE. UU.

Guangwei Fu

Escuela de Exploración de la Tierra y el Espacio, Universidad Estatal de Arizona, Tempe, AZ, EE. UU.

Luis Welbanks

Departamento de Astronomía y Astrofísica, Universidad de California, Santa Cruz, CA, EE. UU.

Peter McGill

También puedes buscar este autor en PubMed Google Scholar.

EMRK y JLB propusieron las observaciones y codirigieron el proyecto. EMRK dirigió la redacción del artículo. JLB planificó las observaciones y gestionó el análisis de los datos. MZ realizó la reducción de datos primaria. MES, IM, MTR, VP, ER, ABS, KEA y TK ejecutaron, posprocesaron y analizaron GCM. AAAP, JT, MCN, JI, LW y PM realizaron análisis de recuperación. PG calculó perfiles de neblina 1D y aportó su experiencia en física de aerosoles. M. Malik realizó modelos avanzados 1D del GJ 1214b. QX invirtió las observaciones para generar el mapa de temperatura global que se muestra en la Fig. 2. KBS, TJB, SZ, ED, AD y P.-OL realizaron reducciones de datos suplementarias. KBS, M. Mansfield y GF ayudaron a planificar la estrategia de observación. SK aportó su experiencia sobre el instrumento MIRI. KGS y TB caracterizaron a la estrella. GWH realizó un seguimiento fotométrico de la estrella. RL proporcionó tablas de opacidad para el modelado de atmósferas de alto peso molecular medio.

Correspondencia a Eliza M.-R. Kempton.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

Nature agradece a los revisores anónimos por su contribución a la revisión por pares de este trabajo.

Nota del editor Springer Nature se mantiene neutral con respecto a reclamos jurisdiccionales en mapas publicados y afiliaciones institucionales.

Las líneas negras son el modelo astrofísico que mejor se ajusta a los datos, asumiendo una forma funcional sinusoide de segundo orden para la variación de fase. Los puntos coloreados son los datos agrupados cada 5 grados en la fase orbital, trazados sin barras de error para mayor claridad. Los rangos de longitud de onda para cada curva de luz son los indicados. Tenga en cuenta la diferente escala del eje y en cada subpanel.

Datos fuente

Los paneles superior izquierdo y superior derecho corresponden al espectro de emisión diurno y nocturno, respectivamente. Las líneas de colores indican emisiones planetarias de cuerpo negro a temperaturas de 400, 500 y 600 K, como se indica en el panel superior derecho. Los puntos negros con barras de error de 1σ son datos de la curva de fase agrupados en longitudes de onda.

Datos fuente

Todas las integraciones individuales se muestran en azul. En naranja se muestra una versión mediana filtrada (64 puntos) de la curva de luz. Para nuestro análisis descartamos las 550 integraciones (63 min) antes de la línea negra vertical. Tenga en cuenta las integraciones discrepantes más altas, algunas de las cuales corresponden a movimientos HGA (líneas discontinuas verticales); la rampa al inicio de las observaciones; y el aclaramiento previo al tránsito.

a, La amplitud de la curva de fase se define como (Fmax − Fmin)/Fmax, donde Fmax y Fmin son las relaciones de flujo planeta/estrella máxima y mínima del modelo de curva de fase de mejor ajuste, respectivamente. b, El desplazamiento máximo se define como el número de grados en fase alejados del eclipse secundario en el que se alcanza la relación máxima de flujo planeta/estrella. Los valores negativos denotan el pico que ocurre antes del eclipse secundario, lo que significa que el flujo planetario máximo está hacia el este del punto subestelar. En ambos paneles, las líneas de colores son los valores derivados de GCM para el mismo conjunto de modelos que se muestran en la Fig. 4 (consulte la leyenda de esa figura). Los modelos con mayor metalicidad (es decir, ≥ 100 × solar) tienden a proporcionar un ajuste cualitativamente mejor a los datos. Todas las barras de error son 1σ.

Datos fuente

a, Los datos MIRI se muestran en comparación con los espectros derivados de GCM del mismo conjunto de GCM que en la Fig. 4 (consulte la leyenda en la Fig. 4). b, el mismo conjunto de modelos se muestra en un rango de longitud de onda más amplio, con el espectro de transmisión HST/WFC3 de la ref. 11 también sobretrazados (símbolos más pequeños con barras de error). Los datos de WFC3 se han compensado en 76 ppm para igualar la profundidad de tránsito promedio ponderada de las observaciones MIRI a fin de tener en cuenta una discrepancia en los parámetros del sistema aplicados al analizar estos dos conjuntos de datos y el potencial de otros cambios de una época a otra. en el perfil de brillo estelar. Los modelos con mayor metalicidad y neblina más espesa proporcionan un ajuste cualitativamente mejor al espectro de transmisión, en línea con nuestros hallazgos a partir de los datos de emisiones térmicas. Se presentará una interpretación más detallada del espectro de transmisión MIRI en Gao et al. (enviado). Todas las barras de error son 1σ.

Datos fuente

a,d, los espectros recuperados de mejor ajuste, y b,e los perfiles de temperatura recuperados de mejor ajuste del lado diurno y nocturno, respectivamente. Las líneas de color rojo oscuro muestran la mediana del espectro recuperado y el perfil de temperatura, mientras que el sombreado oscuro/claro muestra los contornos 1σ y 2σ, respectivamente. Los puntos azules y las barras de error de 1σ en los paneles a y d muestran los espectros observados. c,f Las distribuciones de probabilidad posteriores para las abundancias de H2O, CO2, CH4 y HCN en el lado diurno y nocturno, respectivamente. Los cuadrados negros y las barras de error muestran las abundancias medianas recuperadas y las incertidumbres de 1 σ para los casos en los que se obtuvo una restricción acotada. En las recuperaciones solo se utilizaron datos en longitudes de onda <10,5 μm para evitar posibles sistemáticas en longitudes de onda más largas. Las recuperaciones pueden ajustar la característica de ligera absorción a ≲ 8 μm en el lado diurno (panel a) con opacidad del H2O. La gran característica de absorción en el lado nocturno a ≲8 μm (panel d) se adapta mejor a la opacidad de H2O, CH4 y HCN.

El panel superior muestra los espectros modelados y observados. El panel inferior muestra los residuos como una proporción.

Springer Nature o su licenciante (por ejemplo, una sociedad u otro socio) posee los derechos exclusivos de este artículo en virtud de un acuerdo de publicación con los autores u otros titulares de derechos; El autoarchivo por parte del autor de la versión manuscrita aceptada de este artículo se rige únicamente por los términos de dicho acuerdo de publicación y la ley aplicable.

Reimpresiones y permisos

Kempton, E.MR., Zhang, M., Bean, JL et al. Una atmósfera reflectante y rica en metales para GJ 1214b a partir de su curva de fase JWST. Naturaleza 620, 67–71 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06159-5

Descargar cita

Recibido: 11 de febrero de 2023

Aceptado: 02 de mayo de 2023

Publicado: 10 de mayo de 2023

Fecha de emisión: 03 de agosto de 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-023-06159-5

Cualquier persona con la que comparta el siguiente enlace podrá leer este contenido:

Lo sentimos, actualmente no hay un enlace para compartir disponible para este artículo.

Proporcionado por la iniciativa de intercambio de contenidos Springer Nature SharedIt

Al enviar un comentario, acepta cumplir con nuestros Términos y pautas de la comunidad. Si encuentra algo abusivo o que no cumple con nuestros términos o pautas, márquelo como inapropiado.

Blog