El elemento más pesado detectado hasta ahora en la atmósfera de un exoplaneta

Utilizando el VLT (Very Large Telescope) del Observatorio Europeo Austral (ESO), unos científicos han descubierto el elemento químico más pesado detectado hasta ahora en la atmósfera de un exoplaneta (planeta de fuera de nuestro sistema solar).

El elemento químico en cuestión es el bario.

Causó una gran sorpresa encontrarlo a grandes altitudes en las atmósferas de los exoplanetas gigantes gaseosos ultracalientes WASP-76 b y WASP-121 b. Este descubrimiento inesperado plantea diversas preguntas que serán difíciles de responder.

En palabras de Tomás Azevedo Silva, estudiante de doctorado en la Universidad de Oporto y el Instituto de Astrofísica y Ciencias del Espacio de Portugal, quien dirigió el estudio, la parte desconcertante y contraintuitiva es: ¿por qué hay un elemento tan pesado en las capas superiores de la atmósfera de estos planetas?".

WASP-76 b y WASP-121 b no son exoplanetas ordinarios. Ambos son conocidos como jupíteres ultracalientes, ya que son comparables en tamaño a Júpiter, mientras que tienen temperaturas superficiales extremadamente altas que se elevan por encima de los 1000 grados centígrados. Esto se debe a su proximidad a sus estrellas anfitrionas, lo que también significa que una órbita alrededor de cada estrella se completa en tan solo uno o dos días. Esto otorga a estos planetas características bastante exóticas; en WASP-76 b, por ejemplo, los astrónomos sospechan que llueve hierro.

Pero, aun así, la comunidad científica se sorprendió al detectar bario, que es 2,5 veces más pesado que el hierro, en las atmósferas superiores de WASP-76 b y WASP-121 b. "Dada la alta gravedad de los planetas, esperaríamos que elementos pesados como el bario cayeran rápidamente a las capas inferiores de la atmósfera", explica Olivier Demangeon, también investigador de la Universidad de Oporto y del Instituto de Astrofísica y Ciencias del Espacio, y coautor del estudio.

"Este fue, en cierto modo, un descubrimiento 'accidental'," afirma Azevedo Silva. "No esperábamos ni buscábamos bario en particular y tuvimos que verificar que en realidad provenía del planeta, ya que nunca antes se había visto en ningún exoplaneta".

El hecho de que se detectara bario en las atmósferas de estos dos jupíteres ultracalientes sugiere que esta categoría de planetas podría ser aún más extraña de lo que se pensaba. Aunque ocasionalmente vemos bario en nuestros propios cielos, como en el caso del color verde brillante de los fuegos artificiales, la pregunta para la comunidad científica es qué proceso natural podría causar que este elemento pesado esté a altitudes tan altas en estos exoplanetas. "Por el momento, no estamos seguros de cuáles son los mecanismos", explica Demangeon.

En el estudio de las atmósferas de exoplanetas, los jupíteres ultracalientes son extremadamente útiles. Como explica Demangeon, "Al ser gaseosas y calientes, sus atmósferas son muy extensas y, por lo tanto, son más fáciles de observar y estudiar que las de planetas más pequeños o más fríos".

Determinar la composición de la atmósfera de un exoplaneta requiere de un equipamiento muy especializado. Los autores del estudio utilizaron el instrumento ESPRESSO, instalado en el VLT del ESO, en Chile, para analizar la luz de las estrellas que había sido filtrada a través de las atmósferas de WASP-76 b y WASP-121 b. Esto permitió detectar claramente varios elementos químicos, entre ellos, el bario.

Esta representación artística muestra un exoplaneta (planeta de fuera de nuestro sistema solar) ultracaliente, a punto de transitar frente a su estrella. Cuando la luz de la estrella pasa a través de la atmósfera del planeta, es filtrada por los elementos químicos y los compuestos presentes en la capa gaseosa. Con instrumentos sensibles, las firmas de esos elementos y compuestos se pueden observar desde la Tierra. Utilizando el instrumento ESPRESSO, instalado en el VLT del ESO, un equipo de investigación ha detectado el elemento más pesado hasta ahora en la atmósfera de un exoplaneta, el bario, en los dos jupíteres ultracalientes WASP-76 b y WASP-121 b. (Imagen: ESO / M. Kornmesser)

Estos nuevos resultados muestran que solo hemos arañado la superficie de los misterios que rodean a los exoplanetas. Con futuros instrumentos como ANDES (ArmazoNes high Dispersion Echelle Spectrograph, espectrógrafo Echelle de Alta Dispersión), que operará en el nuevo Telescopio Extremadamente Grande (ELT) del ESO, la comunidad astronómica podrá estudiar las atmósferas de exoplanetas grandes y pequeños, incluidos los de planetas rocosos similares a la Tierra, a una profundidad mucho mayor y reunir más pistas sobre la naturaleza de estos intrigantes mundos.

El estudio se titula "Detection of Barium in the atmospheres of ultra-hot gas giants WASP-76b & WASP-121b". Y se ha publicado en la revista académica Astronomy & Astrophysics. (Fuente: ESO. CC BY 4.0)