El conjunto del Telescopio Muy Grande (), que la organizaci贸n del Observatorio Europeo (ESO) gestiona en el cerro Paranal en Chile, ha proporcionado un nuevo y asombroso astron贸mico: la detecci贸n de los desplazamientos de tres capas atmosf茅ricas, que se mueven a diferentes profundidades, en un exoplaneta situado a casi 900 a帽os luz de distancia de la Tierra.
Este hallazgo, basado en el an谩lisis en tres dimensiones de la atm贸sfera del exoplaneta WASP-121b, representa un hito sin precedentes y ha sido posible gracias a la gran sensibilidad del instrumento ESPRESSO, un equipo que permite analizar la luz recibida por el telescopio para detectar la composici贸n qu铆mica de la fuente emisora.
El , liderado por cient铆ficos de la organizaci贸n ESO, se ha publicado en la revista Nature y ha contado听con una destacada participaci贸n de investigadores espa帽oles, pertenecientes al Centro de Astrobiolog铆a del CSIC-INTA, al Instituto de Astrof铆sica de Canarias, al Departamento de Astrof铆sica de la Universidad de La Laguna y al Departamento de F铆sica de la Tierra y Astrof铆sica de la Universidad Complutense de Madrid.听
Un mundo de extremos
El planeta en el cu谩l se han detectado los vientos es el , aunque tambi茅n recibe el nombre de Tylos. Fue descubierto en 2016, en la constelaci贸n de Puppis, y orbita una estrella de masa y tama帽o similar a nuestro Sol, ubicada a 858 a帽os luz de distancia de la Tierra.
Se trata de un J煤piter caliente, una categor铆a de exoplanetas gaseosos y masivos que se hallan muy cerca de su estrella. En concreto, WASP-121b tiene una masa equivalente a 1,16 veces la joviana pero con un radio 75% mayor. Se halla tan pr贸ximo a su sol que orbita con un per铆odo de tan s贸lo 30,5 horas.
Esta cercan铆a provoca, por un efecto de anclaje de marea, que presente uno de sus lados permanentemente encarado hacia la estrella, y la consecuencia son temperaturas del orden de los 3.000潞C en este hemisferio diurno (y 1.500潞C en el contrario).
Vientos en 3D
Utilizando la potencia del telescopio VLT, los astr贸nomos han podido identificar tres flujos independientes de veloces movimientos atmosf茅ricos en WASP-121b. Las caracter铆sticas de estos vientos, que se mueven en direcciones diferentes, no se han visto antes en ning煤n planeta, tal como ha declarado Julia Victoria Seidel, cient铆fica de la organizaci贸n ESO e investigadora principal del estudio recientemente publicado.
En la capa m谩s profunda de la atm贸sfera, se ha detectado un viento compuesto por 谩tomos de hierro (la temperatura es suficientemente alta como para mantener metales en estado gaseoso). Esta corriente genera dos flujos que se desplazan en direcciones contrarias: mientras que uno de ellos se mueve desde el punto m谩s encarado a la estrella hacia la zona en la que se sit煤a la transici贸n entre noche y d铆a (el equivalente a un amanecer), el otro recorre la atm贸sfera hacia la regi贸n en d贸nde el d铆a se transforma en noche (el anochecer).
Los vientos en WASP-141b se mueven en capas diferenciadas, con una corriente de 谩tomos de hierro en la parte inferior, de sodio en la intermedia y de hidr贸geno en la superior听
Por encima de este viento, se ha medido un chorro muy r谩pido de 谩tomos de sodio. Esta corriente gira s贸lo en una direcci贸n, desde el lugar del amanecer hasta el del anochecer, y adem谩s lo hace aceler谩ndose progresivamente. Seg煤n Seidel, las velocidades alcanzadas en este flujo ser铆an tan elevadas que, en comparaci贸n, 鈥渋ncluso los huracanes m谩s fuertes del sistema solar parecer铆an tranquilos鈥�.
En esta ilustraci贸n se representan los vientos detectados, situando el punto de observaci贸n sobre el polo superior de rotaci贸n del planeta听
Por 煤ltimo, los cient铆ficos han identificado una capa superior, en donde predomina el hidr贸geno, con vientos que soplan hacia el exterior de la atm贸sfera.
Detecci贸n alucinante
Este descubrimiento ha sido posible gracias a las avanzadas capacidades del instrumento ESPRESSO, que se encuentra instalado en el telescopio VLT. Se trata de un espectr贸grafo, un equipo que descompone la luz del objeto observado.
A medida que el exoplaneta WASP-121b gira alrededor de su estrella, de forma peri贸dica su disco transita por delante del astro seg煤n lo vemos desde nuestra perspectiva. Cuando esto se produce, la luz que recibe el telescopio es una mezcla de la emitida por la estrella m谩s la que ha debido cruzar a trav茅s del aire del planeta para seguir su camino. Al descomponer la radiaci贸n, el espectr贸grafo puede encontrar el rastro de la interacci贸n que se ha producido entre la luz y los 谩tomos existentes en la atm贸sfera planetaria, una huella que es caracter铆stica de cada tipo de compuesto y que, por tanto, permite confirmar su presencia.
La descomposici贸n de la luz que ha atravesado una atm贸sfera exoplanetaria permite analizar su contenido听
El equipo cuenta con cuatro unidades de descomposici贸n de la luz que pueden funcionar en paralelo. Cuando la se帽al analizada por cada uno de estos componentes se combina, es posible detectar detalles sutiles que, de otra forma, hubiesen sido inobservables. Esta prestaci贸n es la que ha permitido estudiar la atm贸sfera de WASP-121b por capas y hallar las tres corrientes de viento diferenciadas.
El espectr贸grafo ESPRESSO, que opera en el Observatorio del VLT en Chile听
La dificultad que comporta un descubrimiento como este queda reflejada en las palabras de Bibiana Prinoth, coautora del estudio: 鈥渆s realmente alucinante que podamos estudiar detalles como la composici贸n qu铆mica y los patrones clim谩ticos de un planeta a una distancia tan grande鈥�.
El sue帽o del futuro
Aunque poder estudiar los vientos de los exoplanetas gaseosos y m谩s grandes es un hito remarcable, el m谩ximo inter茅s de los astr贸nomos se centra en el an谩lisis de los componentes atmosf茅ricos de planetas rocosos, de menor dimensi贸n y parecidos a la Tierra.
El reto tecnol贸gico en el an谩lisis de atm贸sferas de exoplanetas es actualmente la observaci贸n de planetas rocosos semejantes al nuestro听
Pero para ello, se deber谩 disponer de potencias muy superiores de detecci贸n, y en este sentido, destaca el proyecto de construcci贸n que se est谩 llevando a cabo en el cerro Armazones en Chile.
Se trata del Telescopio Extremadamente Grande, perteneciente a la organizaci贸n ESO y que observar谩 el cosmos con un ojo de 39 metros de di谩metro. Cuando entre en servicio, en 2028, ser谩 el mayor del mundo y su poder de captaci贸n de luz ser谩 superior a la que se obtendr铆a combinando todos los dem谩s grandes telescopios actuales. Tal como indica Prinoth, con este instrumento descubriremos 鈥渃osas incre铆bles con las que hasta ahora solo podemos so帽ar鈥�.