La parte superior de la atmósfera del planeta se calienta a 2.500 grados Celsius, lo suficientemente caliente como para hervir algunos metales. Crédito: NASA, ESA y G. Bacon (STSci)
Un equipo internacional de investigadores liderado por el Centro Nacional de Competencia en Planetas de Investigación del Universidad de Berna y la Universidad de Ginebra estudió la atmósfera de los ultracalientes exoplaneta WASP-121b. En él, encontraron varios metales gaseosos. Los resultados son un siguiente paso en la búsqueda de mundos potencialmente habitables.
WASP-121b es un exoplaneta ubicado a 850 años luz de la Tierra, orbitando su estrella en menos de dos días, un proceso que la Tierra tarda un año en completarse. WASP-121b está muy cerca de su estrella, unas 40 veces más cerca que la Tierra del Sol. Esta proximidad es también la razón principal de su temperatura inmensamente alta de alrededor de 2500 a 3000 grados. Celsius. Esto lo convierte en un objeto de estudio ideal para aprender más sobre mundos ultracalientes.
Investigadores dirigidos por Jens Hoeijmakers, primer autor del estudio e investigador postdoctoral en el Centro Nacional de Competencia en Planetas de Investigación de las Universidades de Berna y Ginebra, examinaron los datos que habían sido recopilados por el equipo de alta resolución ARPAS espectrógrafo. Pudieron demostrar que un total de al menos siete metales gaseosos se encuentran en la atmósfera de WASP-121b. Los resultados se publicaron recientemente en la revista Astronomy & Astrophysics.
Inesperadamente, están sucediendo muchas cosas en la atmósfera del exoplaneta WASP-121b
WASP-121b se ha estudiado ampliamente desde su descubrimiento. “Los estudios anteriores mostraron que suceden muchas cosas en su atmósfera”, explica Jens Hoeijmakers. Y esto a pesar del hecho de que los astrónomos habían asumido que los planetas ultra calientes tienen atmósferas bastante simples porque no se pueden formar muchos compuestos químicos complejos con un calor tan abrasador. Entonces, ¿cómo llegó WASP-121b a tener esta complejidad inesperada?
“Estudios anteriores intentaron explicar estas complejas observaciones con teorías que no me parecían plausibles”, dice Hoeijmakers. Los estudios habían sospechado que las moléculas que contenían el vanadio, un metal relativamente raro, eran la causa principal de la atmósfera compleja en WASP-121b. Sin embargo, según los fabricantes de Hoeij, esto solo tendría sentido si faltara en la atmósfera un metal más común, el titanio. Así que Hoeijmakers y sus colegas se propusieron encontrar otra explicación. “Pero resultó que tenían razón”, admite de manera inequívoca los Hoeijmakers. “Para mi sorpresa, en realidad encontramos firmas fuertes de vanadio en las observaciones”. Al mismo tiempo, sin embargo, faltaba titanio. Esto a su vez confirmó la suposición de Hoeijmakers.
Metales vaporizados
Pero el equipo hizo otros descubrimientos inesperados. Además del vanadio, recientemente descubrieron otros seis metales en la atmósfera de WASP-121b: hierro, cromo, calcio, sodio, magnesio y níquel. “Todos los metales se evaporaron como resultado de las altas temperaturas que prevalecen en WASP-121b”, explica Hoeijmakers, “asegurando así que el aire en el exoplaneta consista en metales evaporados, entre otras cosas”.
Una nueva era en la investigación de exoplanetas
Estos resultados detallados permiten a los investigadores sacar conclusiones sobre los procesos químicos que tienen lugar en tales planetas, por ejemplo. Esta es una habilidad crucial para un futuro no muy lejano, cuando se desarrollen telescopios y espectrógrafos más grandes y sensibles. Estos permitirán a los astrónomos estudiar las propiedades de planetas rocosos más pequeños y fríos similares a la Tierra. “Con las mismas técnicas que usamos hoy, en lugar de solo detectar firmas de hierro gaseoso o vanadio, podremos enfocarnos en firmas biológicas, signos de vida como las firmas de agua, oxígeno y metano”, dice Hoeijmakers.
El amplio conocimiento sobre la atmósfera de WASP-121b no solo confirma el carácter ultracaliente del exoplaneta, sino que también subraya el hecho de que este campo de investigación está entrando en una nueva era, como dice Hoeijmakers: “Después de años de catalogar lo que es allá afuera, ahora ya no solo estamos tomando medidas ”, explica el investigador,“ sino que realmente estamos comenzando a comprender lo que nos muestran los datos de los instrumentos. Cómo los planetas se parecen y se diferencian entre sí. De la misma manera, quizás, que Charles Darwin comenzó a desarrollar la teoría de la evolución luego de caracterizar innumerables especies de animales, estamos comenzando a entender más sobre cómo se formaron estos exoplanetas y cómo funcionan ”.
Referencia: “Atmósferas de exoplanetas calientes resueltas con espectroscopia de tránsito (HEARTS) – IV. Un inventario espectral de átomos y moléculas en el espectro de transmisión de alta resolución de WASP-121 b ”por HJ Hoeijmakers, JV Seidel, L. Pino, D. Kitzmann, JP Sindel, D. Ehrenreich, AV Oza, V. Bourrier, R . Allart, A. Gebek, C. Lovis, SN Yurchenko, N. Astudillo-Defru, D. Bayliss, H. Cegla, B. Lavie, M. Lendl, C. Melo, F. Murgas, V. Nascimbeni, F. Pepe, D. Ségransan, S. Udry, A. Wyttenbach y K. Heng, 18 de septiembre de 2020,.
DOI: 10.1051 / 0004-6361 / 202038365
Investigación exoplanetaria con el espectrógrafo HARPS
El espectrógrafo HARPS es capaz de detectar la tenue luz procedente de planetas distantes con asombrosa precisión. Jens Hoeijmakers explica: “Los átomos de la atmósfera del exoplaneta absorben parte de la luz de la estrella. Cada átomo tiene así una huella prácticamente única de los colores que absorbe ”. Estas huellas digitales se pueden medir con un espectrógrafo sensible como HARPS y la composición química de la atmósfera del exoplaneta se puede derivar de ellas, incluso si están a muchos años luz de distancia.
El espectrógrafo HARPS fue desarrollado bajo la dirección del Observatorio de Ginebra por un consorcio que también incluía el Observatoire de Haute-Provence, el Instituto de Física de la Universidad de Berna y el Service d’Aéronomie de París.
