Decubierto exoplaneta con una atmósfera extraña

Un planeta del tamaño de Neptuno que orbita otra estrella tiene una extraña atmósfera. Su análisis ha demostrado que carece de metano, un ingrediente común de muchos planetas en nuestro Sistema Solar y una posible señal de vida.

El descubrimiento fue realizado después de la que el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA capturara la luz del planeta extrasolar en seis longitudes de onda infrarrojas, lo que permite a los investigadores analizar los componentes de la atmósfera de los exoplanetas.

Los resultados son sorprendentes porque los modelos actuales sugieren que la presencia de carbono en el exoplaneta debería ser en forma de metano, dijo el autor principal, Kevin Stevenson, un estudiante de doctorado en la Universidad de Florida Central, en Orlando.

“Las observaciones son bastante reveladoras”, dijo Stevenson. “Ahora los físicos teóricos tendrán que mejorar sus modelos, teniendo en cuenta los procesos de desequilibrio que podrían explicar lo que está sucediendo. Los modelos actuales son un primer paso en la determinación de las atmósferas de estos planetas, pero ahora tenemos que dar un paso más allá”.

El planeta cálido sin metano, llamado GJ 436b, es del tamaño de Neptuno, lo que lo convierte en el planeta alienígena más pequeño cuya atmósfera se ha logrado analizar con cualquier telescopio. El exoplaneta más pequeño conocido hasta ahora es un distante mundo rocoso llamado Gliese 581 e, situado a unos 20,5 años luz de la Tierra.

El planeta se mueve en una estrecha órbita de 2,64 días alrededor de su pequeña estrella de tipo “enana M”, que es mucho más fría que nuestro Sol. El planeta se puede ver desde la Tierra cuando pasa por delante de su estrella. Los resultados del estudio ayudarán a los astrónomos a dar un paso adelante en comprobar y caracterizar las atmósferas de los planetas distantes del tamaño de la Tierra.

Eventualmente, un telescopio espacial más grande podría utilizar el mismo tipo de técnica para buscar metano y otros signos químicos de la vida, como el agua, el oxígeno y el dióxido de carbono, en los planetas de tipo terrestre más pequeños.

“En última instancia, queremos encontrar firmas biológicas en un mundo rocoso pequeño”, dijo Stevenson. “El oxígeno, incluso con un de poco metano, en especial, nos diría que los humanos podríamos no estar solos.”

Todos los planetas gigantes en nuestro Sistema Solar tienen metano en sus atmósferas. En la Tierra, el metano es producido principalmente por los microbios que viven en las vacas y en el material remojado en los campos de arroz anegados.

Neptuno es azul debido a este producto químico absorbe la luz roja. El metano es un ingrediente común en los cuerpos organismos relativamente fríos, incluyendo las enanas marrones , que son sub-estrellas tenues y frías.

De hecho, se espera que cualquier planeta con una mezcla corriente en su atmósfera de hidrógeno, carbono y oxígeno, y una temperatura de hasta 727 grados Celsius, tenga una gran cantidad de metano y una pequeña cantidad de monóxido de carbono. Eso es porque en estas temperaturas, todo el carbono presente debería ser químicamente favorecido para estar en forma de metano.

“Se cree que muchos de los planetas más grandes y las enanas marrones tienen un comportamiento similar en sus atmósferas”, dice Joseph Harrington, profesor asociado en la Universidad de Florida Central, e investigador principal del estudio. “Más o menos todas las enanas marrones siguen una química atmosférica bastante sencilla que no es difícil de predecir. Muchos teóricos han aplicado estos modelos a los exoplanetas calientes, pero en este caso no funciona”.

Con una temperatura de 527 grados Celsius, GJ 436b debería tener abundante metano y menos monóxido de carbono. Aunque las observaciones de Spitzer han detectado lo contrario. Las ondas de infrarrojo captadas por el telescopio espacial muestran evidencia de monóxido de carbono, pero no de metano.

“Lo que nos dice esto es que hay margen para la mejora de nuestros modelos”, explica Harrington. “La lección de esto es que los planetas realmente tienen características propias”.

Spitzer pudo detectar el tenue brillo de GJ 436b observándolo cuando se deslizaba detrás de su estrella, un evento que se conoce como eclipse secundario. Cuando el planeta desaparece de la vista ocultándose tras su estrella, disminuye la luz que se observa procedente del sistema estelar, y esta reducción se mide para determinar el brillo del planeta en distintas longitudes de onda. En la gráfica podemos ver los datos de esta disminución de luz.  La ténica fue usada por primera vez por el Spitzer en el 2005, y desde entonces se ha utilizado para medir los componentes atmosféricos de varios exoplanetas del tamaño de Júpiter, conocidos como “Júpiter calientes”.

“La técnica de Spitzer se está extendiendo a los planetas más fríos y pequeños, más similares a nuestra Tierra que los Júpiter calientes estudiados anteriormente”, dijo Charles Beichman, director del Instituto de Ciencia de Exoplanetas de la NASA, y el Instituto Tecnológico de California, ambos ubicados en Pasadena, California. “En los próximos años, podemos esperar que algún telescopio espacial pueda caracterizar la atmósfera de un planeta rocoso de unas pocas veces el tamaño de la Tierra. Un planeta así podría mostrar signos de vida”, añadió.

Esta investigación fue realizada antes de que el Spitzer agotase su refrigerante líquido en mayo de 2009, iniciando oficialmente su misión “templada”.

Este estudio se publica en la edición del 22 de abril de la revista Nature.

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Vía: Astrofísica y Física