Estudio sin precedentes de la atmósfera de un planeta extrasolar

La búsqueda de planetas fuera de nuestro Sistema Solar constituye, a día de hoy, una de las áreas más activas de la astrofísica. Con más de 3.500 planetas extrasolares confirmados, que muestran la infinita variedad de mundos posibles, los esfuerzos se dirigen ahora hacia la caracterización de estos planetas. Un estudio, publicado hoy en la revista Nature, ha detectado por primera vez elementos pesados en la atmósfera de un exoplaneta, lo que abre la puerta al estudio en detalle de la química atmosférica en planetas extrasolares.

«Ha sido un trabajo arduo y cuidadoso de cerca de dos años con telescopios de gran tamaño y alta precisión, acompañado de un intenso esfuerzo en cálculos teóricos», apunta Antonio Claret, investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) que participa en el estudio.

Concepción artística de WASP-19b. Fuente: ESO/M. Kornmesser

El objetivo, el exoplaneta WASP-19b, se cataloga como un «júpiter caliente», un tipo de planeta masivo que, al contrario de los gigantes gaseosos de nuestro Sistema Solar, se halla muy próximo a su estrella. WASP-19b resulta especialmente exótico porque cuenta con una masa algo mayor que la de Júpiter pero es un 40% mayor -lo que lo sitúa casi en el rango de las estrellas de baja masa-, y es el planeta gigante con el periodo orbital más corto conocido: gira en torno a su estrella en apenas diecinueve horas y se estima que la temperatura de su atmósfera alcanza los mil setecientos grados centígrados.

«Se trata de un planeta muy interesante porque se encuentra muy cerca del límite de Roche, que constituye la distancia mínima a la que puede aproximarse de su estrella madre sin que sea destruido por las fuerzas de marea -añade Antonio Claret (IAA-CSIC)-. De hecho, ya hemos comenzado el estudio de este sistema desde el punto de vista teórico, para comprobar cómo evolucionan las mareas en condiciones tan extremas.

Cuando WASP-19b pasa por delante de su estrella, la luz de esta atraviesa la atmósfera del planeta y sufre pequeñas modificaciones. Un análisis cuidadoso de esa luz permite aislar la huella de los elementos químicos que componen la atmósfera del planeta, y así ha sido posible hallar pequeñas cantidades de óxido de titanio, agua y sodio, así como una especie de neblina que cubre el planeta.

El óxido de titanio tiene muchos usos en la Tierra. Es un ingrediente común en los filtros solares, ya que absorbe la radiación ultravioleta, y también se utiliza en pinturas y cosméticos. Pero en las atmósferas de planetas calientes como WASP-19b, el óxido de titanio absorbe calor: en cantidades suficientemente grandes, estas moléculas impiden que el calor se disperse a través de la atmósfera, dando lugar a una inversión térmica -la temperatura es más alta en la atmósfera superior, lo opuesto a la situación normal-. El ozono juega un papel similar en la atmósfera terrestre, donde provoca la inversión en la estratosfera.

La presencia de óxido de titanio en la atmósfera de WASP-19b puede tener efectos sustanciales sobre la estructura y circulación de la temperatura atmosférica, y su hallazgo abre la puerta a estudios muy detallados de las atmósferas exoplanetarias. Además, con vista al futuro, este estudio permitirá mejorar los modelos teóricos que se emplearán en el análisis de las atmósferas de planetas potencialmente habitables.