Los descubrimientos de planetas extrasolares han estado explotando en los últimos años. De hecho, a partir del 1 de agosto de 2017, los astrónomos han identificado 3.639 exoplanetas en 2.729 sistemas planetarios y 612 sistemas planetarios múltiples. Y aunque la mayoría de estos han sido descubiertos por Kepler, que detectó un total de 5.017 candidatos y confirmó la existencia de 2.494 exoplanetas desde 2009, otros instrumentos también han desempeñado un papel importante en estos descubrimientos.
Esto incluye el telescopio espacial Hubble, que en los últimos años se ha dedicado a la detección de atmósferas alrededor de planetas distantes. Más recientemente, se usó en una encuesta que produjo la evidencia más fuerte hasta la fecha de la existencia de una estratosfera, una capa de atmósfera en la que la temperatura aumenta con la altitud, alrededor de un gigante gaseoso ubicado a unos 900 años luz de nuestro Sistema Solar.
El estudio, titulado "Un exoplaneta gigante de gas ultracaliente con una estratosfera", apareció recientemente en la revista Naturaleza. Dirigido por Thomas Evans, investigador del Grupo de Astrofísica de la Universidad de Exeter, el equipo se basó en los datos proporcionados por el Telescopio Espacial Hubble de la NASA para estudiar un planeta conocido como WASP-121b, un gigante gaseoso que orbita una estrella amarilla-blanca que es un poco más grande que el nuestro.
El planeta en sí tiene aproximadamente 1,2 veces la masa de Júpiter, tiene un radio que es aproximadamente 1,9 veces el de Júpiter y tiene un período orbital de solo 1,3 días. Esto se debe a su proximidad a su sol, lo que lo convierte en un "Júpiter caliente" particularmente. De hecho, si este exoplaneta estuviera más cerca de su estrella, se estima que la gravedad de WASP-121 comenzaría a destrozarlo.
También es esta proximidad la que sobrecalienta la atmósfera del planeta, con temperaturas de hasta 2.500 ° C (4.600 ° F). Como Mark Marley, investigador del Centro de Investigación Ames de la NASA y coautor del estudio, indicó en un comunicado de prensa de la NASA:
“Este resultado es emocionante porque muestra que un rasgo común de la mayoría de las atmósferas de nuestro sistema solar, una estratosfera cálida, también se puede encontrar en atmósferas de exoplanetas. Ahora podemos comparar procesos en atmósferas de exoplanetas con los mismos procesos que ocurren bajo diferentes conjuntos de condiciones en nuestro propio sistema solar ".
Mientras que Hubble ha encontrado posibles signos de estratosferas alrededor de WASP-33b y otros Júpiter calientes en el pasado, este nuevo estudio presenta la evidencia más fuerte hasta la fecha de la existencia de una estratosfera de exoplanetas. La razón de esto tiene que ver con los datos espectrográficos obtenidos por Hubble de la atmósfera de WASP-121b, que indicaron la presencia de vapor de agua, que es el primero en lo que respecta a los Júpiter calientes.
Como explicó Tom Evans, también investigador de la Universidad de Exeter y autor principal del artículo, estos hallazgos confirmaron algo que los astrónomos sospechan desde hace algún tiempo. "Los modelos teóricos han sugerido que las estratosferas pueden definir una clase distinta de planetas ultracalientes, con importantes implicaciones para su física y química atmosférica", dijo. "Nuestras observaciones respaldan esta imagen".
Para estudiar la estratosfera de WASP-121b, el equipo se basó en datos espectroscópicos recopilados por la cámara de campo ancho 3 de Hubble. Después de analizar las diferentes longitudes de onda que formaban parte de la fotopolimerización de WASP-121b, notaron que ciertas longitudes de onda brillaban bastante en la banda infrarroja. Esto, concluyeron, se debió a la presencia de vapor de agua en la parte superior de la atmósfera del planeta.
"La emisión de luz del agua significa que la temperatura aumenta con la altura", dijo Tiffany Kataria, uno de los coautores del estudio del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA. "Estamos entusiasmados de explorar en qué longitudes persiste este comportamiento con las próximas observaciones del Hubble".
Más allá de ser el caso más convincente hasta ahora de un exoplaneta que tiene una estratosfera, WASP-121b también es interesante por lo caliente que es este Júpiter caliente. Con base en sus datos, el equipo concluyó que las temperaturas en la atmósfera aumentaron con la altitud, una característica definitoria de una estratosfera. En la estratosfera de la Tierra, este proceso es impulsado por el ozono, que atrapa la luz ultravioleta del Sol y eleva la temperatura de las moléculas circundantes.
Sin embargo, la temperatura de la estratosfera de la Tierra no supera los 270 K (-3 ° C; 26.6 ° F). Cuando uno considera otros planetas solares que también tienen estratosfera, como la luna Titán de Saturno, que experimenta calentamiento debido a la interacción de la radiación solar, las partículas energéticas y el metano, las temperaturas no cambian en más de 56 ° C (100 ° F). Pero en el caso de WASP-121b, las temperaturas en la estratosfera aumentan en aproximadamente 560 ° C (1,000 ° F).
¡Ni siquiera Venus, el planeta más caliente del Sistema Solar, puede competir con eso! En el "Planeta Hermana" de la Tierra, las temperaturas se mantienen constantes a aproximadamente 735 K (462 ° C; 863 ° F), que es lo suficientemente caliente como para derretir el plomo. ¡Pero en WASP-121b, las temperaturas alcanzan más de cuatro veces más! Esto significa que la atmósfera del planeta es lo suficientemente caliente como para fundir acero inoxidable y otros metales, como berilio, platino y circonio.
En la actualidad, los científicos no saben qué sustancias químicas están impulsando este aumento de temperatura. Sin embargo, se han sugerido algunas posibilidades, como el óxido de vanadio y el óxido de titanio. No solo se cree que estos compuestos son comunes a las enanas marrones (también conocidas como "estrellas fallidas", que tienen mucho en común con los gigantes gaseosos), sino que también requieren las temperaturas más altas posibles para mantenerlos en un estado gaseoso.
En cualquier caso, este gigante de gas distante ha demostrado ser un caso de estudio interesante. En el futuro, es probable que la investigación de este y otros "Júpiter súper calientes" desafíe y amplíe nuestra comprensión actual de cómo se forma y se comporta la atmósfera con el tiempo.
