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Hablando con Científicos

El conocimiento científico crece gracias a la labor de miles de personas que se esfuerzan, hasta el agotamiento, por encontrar respuestas a los enigmas que plantea la Naturaleza. En cada programa un científico conversa con Ángel Rodríguez Lozano y abre para nosotros las puertas de un campo del conocimiento.

La atmósfera del exoplaneta. Hablamos con Antonio Claret.

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Desde que se descubrió el primer exoplaneta alrededor de una estrella del tipo solar, el número de éstos no ha dejado de crecer. Sin embargo, tanto éxito no debería nublarnos la vista. Detectar un planeta que orbita alrededor de una estrella distinta a la nuestra parece ya una empresa relativamente fácil, pero descubrir cómo es en realidad ese planeta es harina de otro costal.

Pongamos las cosas en su lugar. El Sol es la estrella más cercana que conocemos y basta con observarlo en los momentos en los que roza el horizonte para darnos cuenta de que nos presenta un disco circular de un tamaño semejante a la Luna llena. Pero eso solo sucede con el Sol, si fuéramos alejándonos de él más y más, el disco se iría empequeñeciendo hasta quedar convertido en un punto de luz. Así vemos al resto de las estrellas. Están tan lejos, que no importa lo bueno que sea el telescopio utilizado, su imagen siempre es un diminuto punto de luz sin forma definida. Siendo así, alguno se preguntará: ¿Cómo es posible que nos ofrezcan continuamente esas imágenes sorprendentes de estrellas con discos brillantes y, más difícil todavía, planetas extrasolares con hermosas vistas de montañas, valles y cielos adornados con lunas y cuerpos anillados? Sé que lo sabéis, pero no está demás decirlo: esas imágenes no son reales. Son impresiones artísticas inventadas para llamar nuestra atención, eso sí, con el sano interés de alimentar nuestra pasión por la ciencia.

Si esos planetas lejanos fueran reales, el artículo publicado en Nature, que hoy nos proponemos explicar, no tendría ningún sentido. Al fin y al cabo ¿qué importancia podría tener descubrir los compuestos químicos hay en la atmósfera de un planeta extrasolar, cuando ya tenemos una imagen que muestra con todo detalle su superficie y el su cielo?

Bajemos al suelo de la realidad. Las imágenes auténticas, las que de verdad sirven para descubrir los planetas extrasolares, solamente muestran puntos lejanos de luz, una luz de la que, gracias a concienzudas observaciones, técnicas sofisticadas y engorrosos cálculos teóricos, se puede extraer información. Lo verdaderamente impresionante es comprender cómo, con tan poca cosa, los científicos logran descubrir tanto. Una buena forma de comprender ese trabajo la tenemos hoy en el artículo firmado, entre otros, por nuestro invitado y colaborador de CienciaEs, Antonio Claret, astrofísico teórico del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA).

Un artículo, publicado en Nature, nos habla de un planeta extrasolar denominado WASp-19b, que gira alrededor de una estrella situada en la constelación Vela, a una distancia tal, que su luz tarda casi mil años en llegar hasta nosotros. Es un planeta tan lejano que no existe ninguna imagen directa de él, su presencia se infiere de la luz que nos llega de su estrella. A pesar de ello, los científicos han logrado obtener no solamente datos de su masa y su órbita, sino que también han logrado averiguar la existencia de ciertas moléculas existentes en su atmósfera. “Se trata de un planeta muy interesante porque se encuentra muy cerca del límite de Roche, que constituye la distancia mínima a la que puede aproximarse de su estrella madre sin que sea destruido por las fuerzas de marea”, comenta Antonio
Claret. El título del artículo así lo asegura: Detección de óxido de titanio en la atmósfera de un Júpiter caliente
Varias preguntas nos surgen al leer ese título. ¿Qué es un Júpiter caliente? ¿Cómo es posible conocer su atmósfera? ¿Qué importancia tiene el óxido de titanio?

No es la razón de este resumen responder a todas las preguntas, ya lo hace Antonio Claret en este podcast, no obstante, daré algunos datos para incitarles a escuchar la entrevista.

Un Júpiter caliente es, como su nombre indica, un planeta gigante de un tamaño semejante a Júpiter. El adjetivo “caliente” se debe a la elevada temperatura que alcanza su superficie por girar muy cerca de la estrella. WASP-19b tiene bien ganado el apodo porque los científicos han logrado averiguar que su masa es 1,15 veces la de Júpiter y su temperatura se eleva por encima de los 2.000 K. Como comprenderán, no tiene sentido hablar de la posibilidad de vida, al menos como la nuestra, porque esas condiciones, no hay bicho que las soporte.

Sabemos que cuanto más cerca está un planeta de su estrella, menos tiempo tarda en dar una vuelta alrededor de ella. Pues bien, WASP-19b está tan cerca que su periodo es el más corto que se conoce hasta ahora, apenas 19 horas ¿Se imaginan cómo sería la Tierra si nuestro año durara menos de un día? No queda el asunto ahí, la cercania a la estrella es tal que el planeta está muy cerca de superar el límite a partir del cual será incapaz de soportar las fuerzas de marea y comenzará a desgajarse en pedazos.
Eso aún no ha sucedido, pero si sucediera podríamos observarlo porque su órbita está en nuestra línea de visión con la estrella y eso hace que el planeta cruce por delante de ella provocando un eclipse o tránsito, a cada vuelta.

Cuando la estrella tiene el planeta detrás, lo oculta, y su luz nos llega libre de interferencias, pero cuando el planeta cruza por delante, la luz de la estrella cambia, y a nosotros llega la imagen mezclada de ambos cuerpos. La comparación entre ambas medidas permite extraer información sobre la estrella y el planeta por separado. Durante el tránsito, parte de la luz de la estrella atraviesa la atmósfera del planeta y como consecuencia, algunas de sus frecuencias electromagnéticas (colores) son absorbidas, dejando una huella de su presencia que llega hasta nosotros.

Elyar Sedaghati y sus colegas, utilizaron un telescopio de 8,2 metros (UT1) del Very Large Telescope (VLT) del European Southern Observatory (ESO) para observar varios tránsitos de WASP-19b. Las observaciones se llevaron a cabo entre 11 de noviembre de 2014 y el 29 de febrero de 2016. Los análisis de los datos observacionales, unidos a los cálculos teóricos facilitados por Antonio Claret, permitieron conocer con más precisión los parámetros del planeta y detectar algunos de los componentes de su atmósfera: agua, sodio y óxido de titanio. La existencia del óxido de titanio había sido propuesta teóricamente en las atmósferas de exoplanetas calientes, pero hasta ahora no había sido detectada.

Les invito a escuchar a Antonio Claret, astrofísico teórico del Instituto de Astrofísica de Andalucía del CSIC en Granada donde realiza investigaciones en modelos de evolución estelar, microlentes gravitacionales y exo-planetas.

Referencia:
Sedaghati et al. Detection of titanium oxide in the atmosphere of a hot Jupiter. Nature. DOI 10.1038/nature23651 http://nature.com/articles/doi:10.1038/nature23651


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