La atmósfera de la Tierra no es una envoltura uniforme, sino que consta de distintas capas, cada una de las cuales tiene propiedades características: por ejemplo, la capa más baja que se extiende desde el nivel del mar hasta los picos de las montañas más altas, la troposfera, contiene la mayor parte del vapor de agua y donde ocurren la mayoría de los fenómenos meteorológicos. La capa superior, la estratosfera, es la que contiene la famosa capa de ozono que nos protege de la dañina radiación ultravioleta del Sol. Eso sabemos que ocurre aquí, en nuestro planeta. Pero, ¿qué pasa en otros mundos? ¿Pueden tener una atmosfera estratificada aunque sean diametralmente opuestos al nuestro?
Para averiguarlo, los astrónomos acaban de adentrarse en la atmósfera de uno de los exoplanetas más extremos jamás descubiertos.
WASP-189b es el primero en el que los científicos han podido investigar sus distintas capas atmosféricas, cada una con sus propias composiciones y características químicas, a semejanza de lo que ocurre en la Tierra. Las conclusiones del estudio, realizado por investigadores de las universidades de Lund (Suecia) y Berna (Suiza), acaban de publicar sus conclusiones en ‘ Nature Astronomy’.
«En el pasado, los astrónomos a menudo suponían que las atmósferas de los exoplanetas existían como una capa uniforme y trataban de entenderlo como tal», explica Jens Hoeijmakers, astrónomode la Universidad de Lund. «Pero nuestros resultados demuestran que incluso las atmósferas de los planetas gaseosos gigantes intensamente irradiados tienen estructuras tridimensionales complejas».
WASP-189b forma parte de una de las categorías de exoplanetas más intrigantes: los Júpiter calientes. Estos mundos extremos son gigantes gaseosos, como Júpiter, pero en órbitas increíblemente cercanas a sus estrellas anfitrionas, dando una vuelta completa a su alrededor en menos de 10 días. Naturalmente, sus temperaturas son, por tanto, abrasadoras.
Los científicos llevan debatiendo durante mucho tiempo sobre la razón de su existencia: de acuerdo con los modelos actuales, un gigante gaseoso no puede formarse tan cerca de su estrella, porque la gravedad, la radiación y los intensos vientos estelares deberían evitar que el gas se aglutine; sin embargo, de los casi 5.000 exoplanetas confirmados hasta la fecha, más de 300 podrían ser Júpiter calientes. Aprender más sobre estos mundos infernales debería revelar interesantes datos sobre la dinámica de los sistemas planetarios.
Años que duran menos de tres días
WASP-189b, a unos 322 años luz de distancia, se encuentra entre los mundos más extremos descubiertos hasta la fecha. Tiene aproximadamente 1,6 veces el tamaño de Júpiter y sus ‘años’ duran 2,7 días (el tiempo que tarda en dar una vuelta a su estrella). Su Sol es joven y caliente, lo que provoca que la superficie de WASP-189b alcance los 3.200 grados Celsius (5.792 grados Fahrenheit) en su lado diurno, siendo más caliente incluso que algunas estrellas.
También es uno de los exoplanetas en tránsito más brillantes que se conocen; es decir, pasa entre nosotros y su estrella. A su vez, eso lo hace muy atractivo para los estudios atmosféricos. «Medimos la luz proveniente de la estrella anfitriona del planeta y que atraviesa la atmósfera del planeta», explica Bibiana Prinoth, astrónoma de la Universidad de Lund, quien dirigió la investigación. «Los gases en su atmósfera absorben parte de la luz de las estrellas, de manera similar al ozono que absorbe parte de la luz del sol en la atmósfera de la Tierra, y por lo tanto dejan su característica ‘huella digital’. Con la ayuda del instrumento HARPS (High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher) pudimos identificar las sustancias correspondientes».
Como se ve a menudo en los Júpiter calientes, esos gases incluían vapores de metales pesados; en concreto, nubes de hierro, titanio, cromo, magnesio, vanadio y manganeso en estado gaseoso. Curiosamente, los investigadores también encontraron rastros de óxido de titanio, que nunca antes se había detectado de manera concluyente en una atmósfera exoplanetaria. El óxido de titanio rara vez se encuentra en la naturaleza en la Tierra, pero en WASP-189b, su presencia podría estar ayudando a dar forma a la atmósfera.
«El óxido de titanio absorbe la radiación de onda corta, como la radiación ultravioleta -afirma Kevin Heng, astrofísico de la Universidad de Berna-. Por lo tanto, su detección podría indicar una capa en la atmósfera de WASP-189b que interactúa con la radiación estelar de manera similar a como lo hace la capa de ozono en la Tierra».
Más evidencias
Los investigadores encontraron otra gran pista de que, en efecto, lo que estaban viendo eran las capas atmosféricas del exoplaneta. Los elementos en el espacio se detectan espectralmente; es decir, se divide la luz detectada por los instrumentos en el espectro completo y se buscan líneas más brillantes o más oscuras. Estas indican que algo está amplificando o absorbiendo esas longitudes de onda, lo que se llaman ‘líneas de emisión’ o ‘de absorción’.
Luego, las líneas de absorción se pueden rastrear hasta elementos específicos que sabemos que absorben esas longitudes de onda. Pero las líneas de absorción de WASP-189b no estaban exactamente donde los investigadores esperaban que estuvieran. «Creemos que los fuertes vientos y otros procesos podrían generar estas alteraciones», dice Prinoth. «Y debido a que las huellas dactilares de diferentes gases se alteraron de diferentes maneras, creemos que esto indica que existen en diferentes capas, de manera similar a cómo las huellas dactilares del vapor de agua y el ozono en la Tierra se verían alteradas de manera diferente desde la distancia, porque en su mayoría ocurren en diferentes capas atmosféricas».
Los autores recalcan que la vida, al menos tal y como la entendemos aquí, no es posible en WASP-189b. Sin embargo, la investigación aún tiene relevancia para la búsqueda de vida, ya que representa un nuevo hito en el sondeo de atmósferas exoplanetarias, que es donde es más probable que detectemos signos de vida extraterrestre. «A menudo me preguntan si creo que mi investigación es relevante para la búsqueda de vida en otras partes del Universo. Mi respuesta siempre es sí -señala Prinoth-. Este tipo de estudio es un primer paso en esta búsqueda».
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