Descubren un mundo infernal con cielos de titanio

Un equipo de astrónomos, dirigido por Elyar Sedaghati, ha examinado, con un nivel de detalle sin precedentes, la atmósfera del exoplaneta WASP-19b. Este extraordinario planeta tiene aproximadamente la misma masa que Júpiter, pero está tan cerca de su estrella que completa una órbita en sólo 19 horas y se estima que su atmósfera tiene una temperatura de unos 2.000 grados centígrados.

Cuando WASP-19b pasa por delante de su estrella, parte de la luz de la estrella pasa a través de la atmósfera del planeta y deja huellas sutiles en la luz que finalmente llega a la Tierra.

Utilizando el instrumento FORS2 del Very Large Telescope, el equipo fue capaz de analizar esta luz y deducir que la atmósfera contenía pequeñas cantidades de óxido de titanio (TiO2), agua y trazas de sodio, junto con una nube global de fuerte dispersión. El descubrimiento proporciona información sobre la composición química y la estructura de temperatura y presión de la atmósfera de este mundo insólito y muy caliente. Los resultados se han publicado en la revista Nature.

“Detectar estas moléculas, sin embargo, no es tarea sencilla”, explica Elyar Sedaghati,. “No sólo necesitamos datos de una calidad excepcional, sino que también es necesario realizar un análisis sofisticado. Para llegar a estas conclusiones, utilizamos un algoritmo que explora muchos millones de espectros que abarcan una amplia gama de composiciones químicas, temperaturas y propiedades de la nube”.

En la Tierra es raro ver óxido de titanio. Se sabe que existen en las atmósferas de estrellas frías. En las atmósferas de planetas calientes como WASP-19b actúa como un absorbente del calor.

Si está presente en cantidades lo suficientemente grandes, estas moléculas evitan que el calor entre o salga a través de la atmósfera, provocando una inversión térmica, es decir, la temperatura es más alta en la atmósfera superior y más baja en zonas inferiores, lo contrario de lo habitual. El ozono desempeña un papel similar en la atmósfera de la Tierra, donde provoca inversión en la estratosfera.

“La presencia de óxido de titanio en la atmósfera de WASP-19b puede tener efectos importantes en la estructura de la temperatura y la circulación atmosféricas”, explica Ryan MacDonald, otro miembro del equipo y astrónomo en la Universidad de Cambridge, Reino Unido. “Poder examinar exoplanetas con este nivel de detalle es muy emocionante y prometedor”, añade Nikku Madhusudhan, de la Universidad de Cambridge, quien supervisó la interpretación teórica de las observaciones.

Un año de observaciones

Los astrónomos recopilaron observaciones de WASP-19b durante un período de más de un año. Midiendo las variaciones relativas en el radio del planeta en diferentes longitudes de onda de la luz que pasa a través de la atmósfera del exoplaneta, y comparando las observaciones con modelos atmosféricos, pudieron extrapolar diferentes propiedades, tales como el contenido químico de la atmósfera del exoplaneta.

Esta nueva información sobre la presencia de óxidos metálicos como el óxido de titanio y otras sustancias permitirá modelar mejor las atmósferas de los exoplanetas.

Mirando hacia el futuro, una vez que los astrónomos puedan observar las atmósferas de planetas posiblemente habitables, los modelos mejorados les darán una idea más completa de cómo interpretar esas observaciones.

“Este importante descubrimiento es el resultado de una remodelación del instrumento FORS2 hecha exactamente con este propósito”, agrega el miembro del equipo Henri Boffin, de ESO, que dirigió el proyecto de remodelación. “Desde entonces, FORS2 se ha convertido en el mejor instrumento para llevar a cabo este tipo de estudio desde tierra”.

Referencia

Detection of titanium oxide in the atmosphere of a hot Jupiter. Nature 549, 238–241 (14 September 2017) doi:10.1038/nature23651