Un equipo de astrónomos ha descubierto el elemento más pesado encontrado hasta ahora en atmósferas exoplanetarias: el bario, que es 2,5 veces más pesado que el hierro. Lo han localizado en los júpiteres ultracalientes WASP-76 b y WASP-121 b, un hallazgo inesperado que plantea preguntas sobre cómo serán las exóticas atmósferas de este tipo de exoplanetas.
Utilizando el Very Large Telescope (VLT) que tiene en Chile el Observatorio Europeo Austral (ESO), un equipo internacional se ha sorprendido al descubrir la presencia de bario a grandes altitudes en las atmósferas de los gigantes gaseosos ultracalientes WASP-76 b y WASP-121 b, dos exoplanetas, planetas que orbitan estrellas fuera de nuestro sistema solar.
El bario es el elemento más pesado jamás detectado en la atmósfera de un exoplaneta. En palabras de Tomás Azevedo Silva, estudiante de doctorado en la Universidad de Oporto y el Instituto de Astrofísica y Ciencias del Espacio (IA) de Portugal, quien dirigió el estudio publicado hoy en la revista Astronomy & Astrophysics, "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 júpiteres ultracalientes, ya que son comparables en tamaño a Júpiter, mientras que tienen temperaturas superficiales extremadamente altas que se elevan por encima de los 1000 °C. 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.
Ilustración del exoplaneta WASP-76b. Este gigante ultracaliente tiene un lado diurno donde las temperaturas suben por encima de los 2.400 grados Celsius, lo suficientemente altas como para vaporizar metales. Los fuertes vientos llevan el vapor de hierro al lado nocturno, más frío, donde se condensa en gotas de hierro. A la izquierda de la imagen, vemos el borde nocturno del exoplaneta, donde pasa de día a noche. / ESO/M. Kornmesser
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 el coautor, Olivier Demangeon, también investigador de la Universidad de Oporto y del IA.
"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 júpiteres 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".
Para realizar el estudio se ha utilizado el instrumento ESPRESSO, instalado en el VLT, con el que se ha analizado 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, entre ellos, el bario.
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 próximo Telescopio Extremadamente Grande (ELT) de 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 extraños mundos.
Referencia:
T. Azevedo Silva et al. "Detection of Barium in the atmospheres of ultra-hot gas giants WASP-76b & WASP-121b". Astronomy & Astrophysics, 2022.
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