Una nueva técnica para explorar las atmósferas de los planetas fuera del Sistema Solar

‘Tau Boötis b’ fue uno de los primeros exoplanetas descubiertos en los años 90. Quince años después, sigue siendo uno de los más cercanos que se conocen, y eso teniendo en cuenta que ya se ha confirmado la existencia de 750 planetas fuera de nuestro Sistema Solar, a los que suman alrededor de 2.000 candidatos a entrar en la lista

‘Tau Boötis b’ es un gran júpiter caliente, que orbita muy cerca de su estrella anfitriona. Pese a que su estrella anfitriona es fácilmente visible, hasta ahora este planeta solo podía detectarse por sus efectos gravitatorios sobre la estrella.

Un equipo internacional de astrónomos ha ideado una nueva e ingeniosa técnica que permite estudiar la atmósfera de un exoplaneta en detalle, incluso sin la necesidad de que pase delante de su estrella anfitriona. Los detalles de este estudio se publican en la revista Nature.

Por primera vez, han estudiado la atmósfera del planeta y han medido su órbita y su masa de forma muy precisa, resolviendo así un obstáculo que han tenido durante unos 15 años.

Lo han logrado usando el ‘Very Large Telescope’ (VLT) del Observatorio Europeo Austral (ESO), situado en el Observatorio Paranal (Chile), para captar directamente el débil brillo del planeta ‘Tau Boötis b’. Se combinaron observaciones infrarrojas de alta calidad (en longitudes de onda de alrededor de 2,3 micras) con un nuevo truco para extraer la débil señal del planeta a partir de la luz mucho más potente emitida por la estrella anfitriona.

Como muchos exoplanetas, ‘Tau Boötis b’ no transita el disco de su estrella (como en el reciente tránsito de Venus). Hasta ahora estos tránsitos eran esenciales para permitir el estudio de las atmósferas de los ‘jupiteres calientes’: cuando un planeta pasa frente a su estrella las propiedades de su atmósfera quedan impresas en la luz de la estrella. Como no hay luz estelar que brille a través de la atmósfera de Tau Boötis b hacia nosotros, la atmósfera del planeta no ha podido ser estudiada antes.

Cálculo de su masa

En una nota de prensa de ESO, el investigador principal de este trabajo, Matteo Brogi, del Observatorio Leiden, en Países Bajos, explica: «Gracias a las observaciones de alta calidad proporcionadas por el VLT y CRIRES fuimos capaces de estudiar el espectro del sistema con el nivel de detalle más alto logrado hasta el momento. Solo un 0,01% de la luz que vemos viene del planeta, y el resto proviene de la estrella, por lo que no fue fácil».

La mayoría de los planetas alrededor de otras estrellas fueron descubiertos por sus efectos gravitatorios sobre las estrellas anfitrionas, lo que limita la información que puede obtenerse de su masa: solo permiten obtener un límite inferior para la masa de un planeta. Así que ver directamente la luz del planeta ha permitido a los astrónomos medir el ángulo de la órbita del planeta y, de ahí, extraer su masa con precisión.

Composición de la atmósfera

Además de detectar el brillo de la atmósfera y de medir la masa de ‘Tau Boötis b’, el equipo ha estudiado su atmósfera y ha medido la cantidad de monóxido de carbono existente, así como la temperatura a diferentes alturas por medio de una comparación hecha entre las observaciones y unos modelos teóricos. Uno de los resultados más sorprendentes de este trabajo ha sido que las nuevas observaciones indicaban una atmósfera con una temperatura que desciende a medida que aumenta la altura. Este resultado es exactamente el opuesto a la inversión térmica —un aumento en la temperatura a mayor altitud— encontrado en otros exoplanetas tipo Júpiter.

Por su parte, Ignas Snellen, coautor del artículo e investigador del Observatorio de Leiden, considera que a partir de ahora, los astrónomos podrán estudiar las atmósferas de los exoplanetas que no transitan a sus estrellas, así como medir sus masas de forma precisa, lo cual antes era imposible: «Es un gran paso adelante», asegura.

Fuente: Sinc. Aportado por Eduardo J. Carletti

Más información: