Detectan por primera vez un óxido metálico fuera del Sistema Solar


El Mundo

Recreación artística del planeta WASP-19b y de su estrella madre, WASP-19 ESO/M.KORNMESSER

El planeta extrasolar WASP-19b fue descubierto en 2009 y, desde el principio, llamó la atención de los científicos debido a lo cerca que está de su estrella. Tan próximo está que sólo tarda 19 horas en orbitarla, lo que lo convierte en el planeta con el periodo orbital más corto observado hasta ahora fuera del Sistema Solar. La proximidad con su estrella hace que se trate de un mundo infernal, con temperaturas de unos 1.700º C.

En 2013 las observaciones realizadas con el telescopio Hubble permitieron detectar moléculas de agua en este gigante gaseoso, situado a unos 1.000 años luz de la Tierra. Los científicos han seguido investigando su composición química y, ahora, este planeta vuelve a ser noticia porque en él han detectado por primera vez un óxido metálico en su atmósfera. En concreto, óxido de titanio. También han encontrado pequeñas cantidades de sodio y han confirmado la presencia de agua, además de detectar una especie de neblina que lo envuelve.

El estudio, en el que participa Antonio Claret, investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), se publica esta semana en la revista Nature y, según sus autores, abre la puerta al estudio en detalle de la química atmosférica en planetas extrasolares, es decir, aquellos que están fuera del Sistema Solar. “Este estudio abre un nuevo camino porque pensábamos que la detección de estos óxidos metálicos era prácticamente imposible, pero hemos demostrado que podemos hacerlo”, explica Claret en conversación telefónica.

En esta ocasión han utilizado el Telescopio Muy Grande (Very Large Telescope) que el Observatorio Europeo Austral (ESO) tiene en Chile. El instrumento empleado para las observaciones realizadas entre noviembre de 2014 y febrero de 2016 se llama FORS2 y permite obtener información sobre la composición química, la temperatura y la presión atmosférica. “Es un instrumento muy versátil”, afirma Claret.

WASP-19b pertenece a una categoría de planetas denominada júpiter caliente porque sus tamaños son comparables al de Júpiter pero están mucho más cerca de su estrella que Júpiter del Sol. “La estrella madre, WASP-19, es de tipo solar. Tiene el 90% de la masa solar y la temperatura de sus capas exteriores es de 5.600º Kelvin, muy parecida a la del Sol, que es de 5.800ºK. Sin embargo, tiene una peculiaridad. Y es que la estrella madre rota tres veces más rápido que el Sol“, detalla el investigador del IAA.

“Mientras que la Tierra tarda 365 días en orbitar el sol, el planeta WASP-19b sólo tarda 19 horas. Está muy cerca de lo que llamamos el limite de Roche, que es la distancia mínima a la que un planeta puede acercarse a su estrella madre sin romperse“, explica el físico teórico. Las fuerzas de la marea también actúan sobre los gases que componen este exoplaneta: “Sabemos que está muy achapado”, señala.

Un componente de los filtros solares

El óxido de titanio es un ingrediente frecuente en los filtros solares porque bloquea la radiación ultravioleta, pero en las atmósferas de planetas tipo júpiter caliente, también absorbe el calor. Y en cantidades suficientemente grandes, estas moléculas impiden que el calor se disperse a través de la atmósfera, dando lugar a una inversión térmica. Es decir, la temperatura es más alta en la atmósfera superior, lo opuesto a la situación normal.

No sabemos qué cantidad de óxido de titanio hay en WASP-19b, sólo podemos decir que está presente“, señala Claret. “Muchas veces tienes un determinado elemento o molécula en una región pero no necesariamente la ves porque tiene que haber unas determinadas condiciones físicas para que se haga visible”. Lo explica con el siguiente ejemplo: “Si al cocinar dejas caer un poco de sal en el fogón, verás que la llama azul se vuelve un poco amarilla debido a la presencia de sodio en la sal, pero cuando la tienes en una cuchara no pasa nada”, compara.

Según aseguran los autores del estudio, liderados por Elyar Sedaghatiel, el hallazgo de este óxido metálico permitirá mejorar los modelos teóricos que se usan para analizar las atmósferas de los mundos potencialmente habitables.

Guillem Anglada Escudé, astrofísico de la Universidad Queen Mary de Londres, considera que “la detección de óxido de titanio es ciertamente interesante porque es un material que se sabe que existe en las atmósferas estelares (estrellas con temperaturas entre 2.500 y 4.000 K; el Sol tiene 5.800K pero se detecta en las manchas que son típicamente más frías). En este sentido, el planeta tiene que ser bastante caliente y, su superficie, más parecida a la de una estrella que a la de un planeta”, señala el científico, sin relación con este estudio.

“El hecho de que se detecte y sea estable en la superficie de un planeta como éste, un júpiter caliente, probablemente implica que hay fuertes vientos y turbulencia en la atmósfera”, añade el astrofísico.

Puede haber agua bajo las nubes en otros planetas


ABC.es

  • Los astrónomos han analizado la atmósfera de diez grandes mundos conocidos como «Júpiter calientes» fuera del Sistema Solar

 

 Estos son los diez "Júpiter calientes" analizados por los científicos. De izquierda a derecha: WASP-12b, WASP-6b, WASP-31b, WASP-39b, HD 189733b, HAT-P-12b, WASP-17b, WASP-19b, HAT-P-1b y HD 209458b - ESA/Hubble & NASA

Estos son los diez “Júpiter calientes” analizados por los científicos. De izquierda a derecha: WASP-12b, WASP-6b, WASP-31b, WASP-39b, HD 189733b, HAT-P-12b, WASP-17b, WASP-19b, HAT-P-1b y HD 209458b – ESA/Hubble & NASA

Un equipo de astrónomos, utilizando los telescopios espaciales Hubble y Spitzer, han analizado a fondo las atmósferas de diez grandes planetas de la clase “Júpiter caliente”, el mayor número de mundos de este tipo estudiado hasta el momento. Los investigadores han logrado así averiguar la razón por la que algunos de estos planetas parecen tener menos cantidad de agua de la esperada, un enigma que desconcierta a los científicos desde hace dos décadas. La investigación se acaba de publicar en Nature.

Por el momento, los astrónomos han descubierto ya cerca de 2.000 planetas orbitando otras estrellas, y una cantidad similar está hoy a la espera de confirmación definitiva. En todo caso, un número de mundos más que suficiente como para dividirlos en categorías. Una de ellas, la conocida como “Júpiter caliente”, engloba a planetas gaseosos, del tipo de nuestro Júpiter, y con temperaturas muy elevadas. Normalmente, estos mundos orbitan muy cerca de sus estrellas, lo que eleva mucho la temperatura de sus superficies y los hace, al mismo tiempo, muy difíciles de estudiar, debido al deslumbrante y cercano brillo estelar.

Esa dificultad es la razón de que, hasta ahora, el telescopio espacial Hubble apenas haya podido estudiar un puñado de “Júpiter calientes”, y además en un rango muy limitado de longitudes de onda. Y es en esos estudios donde se han encontrado planetas que, inexplicablemente, contenían mucha menos agua de la que, en teoría, deberían tener.

El mayor catálogo

Ahora, un equipo internacional de astrónomos ha abordado el problema llevando a cabo el mayor estudio realizado hasta ahora de Júpiter calientes, explorando y comparando hasta diez de estos planetas en un intento de comprender, por fin, sus atmósferas. Solo tres de esos mundos habían sido investigados previamente. La nueva muestra, pues, constituye el mayor catálogo de atmósferas planetarias estudiado hasta la fecha.

Para conseguir sus resultados, los investigadores llevaron a cabo múltiples observaciones con dos de los mayores telescopios espaciales de la NASA, el Hubble y el Spitzer. El poder combinado de ambos instrumentos permitió a los astrónomos estudiar a fondo los planetas, cuyas masas, tamaño y temperaturas son muy diferentes, en un número de longitudes de onda sin precedentes.

“Estoy realmente emocionado de poder ver este amplio grupo de planetas juntos -afirma David Sing, de la Universidad británica de Exeter y autor principal de la investigación-. Es la primera vez que hemos tenido la cobertura de longitud de onda suficiente para poder comparar múltiples características de un planeta a otro. Y hemos encontrado que las atmósferas planetarias son mucho más diversas de lo que esperábamos”.

Los diez planetas tienen una órbita que les lleva a colocarse, en algún momento, entre sus estrellas madre y la Tierra, lo que resulta muy favorable para la observación. A medida que el exoplaneta pasa por delante de su estrella, visto desde la Tierra, parte de su luz viaja a través de la atmósfera exterior del planeta y queda impregnada de sus características. “La atmósfera -explica Hannah Wakeford, del Centro Goddard de Vuelos Espaciales de la NASA y coautora de la investigación- deja su huella única en la luz de la estrella, de forma que podemos estudiarla cuando llega hasta nosotros”.

Con o sin nubes

Esas “huellas” permitieron a los investigadores extraer las firmas de varios elementos y moléculas (incluida el agua) y distinguir, por ejemplo, entre planetas con o sin nubes, una propiedad que podría explicar el misterio del “agua perdida”.

En efecto, los modelos elaborados por los científicos revelan que, si bien los mundos que aparentemente carecen de nubes muestran fuertes señales de la presencia de agua, también los Júpiter calientes con señales de agua más débiles tenían, en realidad, una gran cubierta de bruma y nubes, elementos ambos que son conocidos por su capacidad de ocultar el agua a la vista. El misterio, pues, quedaba resuelto.

“La alternativa a esta solución -explica Jonathan Fortney, de la Universidad de California y otro de los autores del estudio- es que esos planetas se formaron en ambientes en los que no había agua, pero eso requeriría que reescribiéramos por completo nuestras teorías actuales sobre cómo los planetas se forman. Nuestros resultados han descartado el ‘escenario seco’, y sugieren que, sencillamente, se trata de nubes ocultando el agua de las miradas indiscretas”.

El estudio de atmósferas planetarias está, actualmente, en su infancia, y son muy pocos aún las observaciones detalladas al respecto. Pero el sucesor del Hubble, el telescopio espacial James Webb, solucionará el problema abriendo una nueva “ventana infrarroja” para el estudio de las atmósferas planetarias. Un hito necesario para afinar la búsqueda de posibles signos de vida más allá de nuestro Sistema Solar.