Vapor de hierro y titanio encontrados en la atmósfera de un exoplaneta ultra caliente

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Por primera vez, los astrónomos han encontrado hierro y titanio en la atmósfera de un planeta fuera del sistema solar. El descubrimiento fue realizado por un equipo internacional, liderado por investigadores de la Universidad de Ginebra (UNIGE), y teóricos de la Universidad de Berna (UNIBE), Suiza,.

Los exoplanetas, planetas de otros sistemas solares, pueden orbitar muy cerca de su estrella anfitriona. Cuando, además de esto, la estrella anfitriona es mucho más caliente que nuestro Sol, entonces el exoplaneta se vuelve tan caliente como una estrella.

KELT-9b orbita KELT-9, una estrella ubicada a 650 años luz de la Tierra en la constelación de Cygnus. Con una temperatura de más de 10 000 grados Celsius, es casi dos veces más caliente que el sol. KELT-9b está 30 veces más cerca que la distancia de la Tierra al Sol. Debido a esta proximidad, el planeta circunda su estrella en 36 horas y se calienta a una temperatura de más de 4 000 grados Celsius. No es tan caliente como el Sol, pero más caliente que muchas estrellas. En este momento, aún no sabemos cómo es su atmósfera y cómo puede evolucionar bajo tales condiciones.

Es por eso que los investigadores de NCCR PlanetS afiliados a la Universidad de Berna realizaron recientemente un estudio teórico sobre la atmósfera del planeta KELT-9b. “Los resultados de estas simulaciones muestran que la mayoría de las moléculas encontradas allí deben estar en forma atómica, porque los enlaces que las mantienen juntas se rompen por las colisiones entre partículas que ocurren a estas temperaturas extremadamente altas”, explica Kevin Heng, profesor de la UNIBE. Esto es una consecuencia directa de la temperatura extrema. Su estudio también predice que debería ser posible observar el hierro atómico gaseoso, en la atmósfera del planeta utilizando los telescopios actuales.

El equipo UNIGE CUATRO ACES1, que también es parte del NCCR PlanetS en el Departamento de Astronomía de la Facultad de Ciencias de la UNIGE, observó este planeta precisamente cuando se estaba moviendo frente a su estrella anfitriona (es decir, durante un tránsito). Durante el tránsito, una pequeña fracción de la luz de la estrella se filtra a través de la atmósfera del planeta y el análisis de esta luz filtrada puede revelar la composición química de la atmósfera. Esto se logra con un espectrógrafo, un instrumento que difunde luz blanca en sus colores componentes, llamado espectro. Si está presente entre los componentes de la atmósfera, el vapor de hierro dejaría una huella digital bien reconocible en el espectro del planeta.

Usando el espectrógrafo HARPS-North, construido en Ginebra e instalado en el Telescopio Nazionale Galileo en La Palma, los astrónomos descubrieron una fuerte señal correspondiente al vapor de hierro y vapor de titanio en el espectro del planeta.

Este descubrimiento revela las propiedades atmosféricas de una nueva clase de planeta que apodaron “ultra-caliente Júpiter”. Sin embargo, los científicos creen que muchos exoplanetas se han evaporado por completo en entornos similares a KELT-9b. Aunque este planeta es probablemente lo suficientemente masivo como para resistir la evaporación total, este nuevo estudio demuestra el fuerte impacto de la radiación estelar en la composición de la atmósfera. De hecho, estas observaciones confirman que las altas temperaturas reinantes en este planeta rompen la mayoría de las moléculas, incluidas las que contienen hierro o titanio. En exoplanetas gigantes más fríos, se piensa que estas especies atómicas están escondidas dentro de óxidos gaseosos o en forma de partículas de polvo, lo que las hace difíciles de detectar. Este no es el caso en KELT-9b. “Este planeta es un laboratorio único para analizar cómo las atmósferas pueden evolucionar bajo intensas radiaciones estelares”, concluye David Ehrenreich, investigador principal del equipo CUATRO ACES de UNIGE.

Este descubrimiento ha sido publicado en la revista Nature.

Fuente: Space.com

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