Atmósferas Extraterrestres

Derecha: Una representación artística de un planeta de gas gigante orbitando la estrella amarilla, semejante al Sol, HD 209458. Crédito: G. Bacon, STScI. [más información]

El planeta, del tamaño de Júpiter, orbita alrededor de una estrella amarilla semejante al sol llamada HD 209458, situada a 150 años luz en la constelación de Pegaso. Su composición atmosférica fue analizada cuando el planeta  pasó por delante de su estrella, lo que permitió por primera vez a los astrónomos observar la luz de la estrella, filtrada a través de la atmósfera del planeta.

 

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"Ésto abre una nueva y excitante fase para la exploración de planetas fuera del sistema solar", dice David Charbonneau del Instituto de Tecnología de California (en inglés California Institute of Technology -- CALTECH). "[Ahora] podemos comenzar a comparar las atmósferas de planetas alrededor de otras estrellas".

Charbonneau, junto con Timothy Brown (NCAR) y colegas, utilizaron el espectrómetro "STIS" del Hubble para detectar la presencia de sodio en la atmósfera del planeta. En realidad, los astrónomos encontraron menor cantidad de sodio que la esperada para este tipo de planetas semejantes a Júpiter, por lo que concluyeron que la presencia de nubes a grandes alturas en la atmósfera extraterrestre, podrían haber obstruido parte de la luz.

La observación realizada con el Hubble no estaba planeada para la detección de gases presentes en una atmósfera que pudiese sostener algún tipo de vida -- lo que, de todas maneras, era improbable en un planeta tan caliente como éste. Sin embargo, esta técnica de observación tan particular, abre las puertas para una nueva fase en la exploración de planetas fuera del sistema solar, dicen los astrónomos. Tales observaciones podrían brindar, potencialmente, la primera evidencia de vida más allá de la Tierra, al descubrir una inusitada cantidad de gases atmosféricos producidos por organismos vivos.

Izquierda: HD 209458 es una estrella de magnitud 7 en la constelación de Pegaso, visible a través de binoculares o telescopios de aficionados. El planeta en sí mismo es invisible, pero la estrella es fácil de encontrar en cielos septentrionales, luego de la puesta del Sol. Mapas del cielo: mapa de la estrella del norte; mapa detallado de Pegaso.

El planeta fue descubierto en 1999 como resultado de su leve atracción gravitacional sobre la estrella. Se estima que éste  posee un 70% de la masa del gigante planeta Júpiter, o 220 veces el tamaño de la Tierra.

Posteriormente, los astrónomos encontraron que la inclinación de la órbita del planeta lo hace pasar en frente de la estrella, según se observa desde la Tierra. Esta característica lo hace único entre todos los planetas fuera del sistema solar descubiertos hasta ahora (aproximadamente unos 80). A medida que el planeta pasa en frente de la estrella, la luminosidad de ésta se atenúa ligeramente durante el tiempo del tránsito. Las observaciones realizadas por el Hubble y telescopios terrestres confirmaron que el planeta está compuesto básicamente por gases,  más que líquidos o sólidos, lo que significa que es un gigante gaseoso, al igual que Júpiter y Saturno.

El  planeta es un blanco ideal para observaciones repetidas debido a que transita frente de la estrella cada 3.5 días -- lo cual es el tiempo extremadamente corto que le toma al planeta girar alrededor de la estrella, a una distacia de tan sólo 6.4 millones de kilómetros (4 millones de millas) de la superficie estelar. Esta corta distancia calienta la atmósfera del planeta a unos tórridos 1.100 grados Celcius (2.000 grados Fahrenheit).

Los astrónomos llaman a estos planetas "Júpiters calientes". Tienen un tamaño semejante al de Júpiter pero orbitan alrededor de su estrella más cerca que Mercurio, el planeta más pequeño y más cercano al Sol en nuestro sistema solar. A pesar de que Mercurio es una roca incinerada sin aire, los Júpiters calientes tienen suficiente gravedad para retener sus atmósferas, aunque algunos de ellos son lo suficientemente calientes como para fundir el cobre.

Por medio del Hubble, los astrónomos observaron cuatro pasajes del planeta a través de HD 209458 por separado, mientras buscaban la evidencia directa de una atmósfera. ¡Y la encontraron!

Arriba: Visto desde la Tierra, un planeta de gas gigante pasa frente a la estrella semejante  al Sol, HD 209458 cada 3.5 días terrestres -- y absorbe una fracción de la luz emitida por su estrella. [más información]

Durante cada pasaje, una pequeña fracción de la luz emitida por la estrella con destino a la Tierra pasó a través de la atmósfera del planeta -- y fue absorbida. Cuando el color de la luz recibida fue analizado, las "huellas digitales" del sodio fueron detectadas. A pesar de que la estrella también tiene sodio en sus capas exteriores, el STIS midió la cantidad exacta de sodio proveniente de la atmósfera del planeta.

El equipo compuesto por Robert Noyes del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) y Ronald Gilliland del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial (Space Telescope Science Institute) planea observar nuevamente a HD 209458 con el Hubble en otros colores del espectro de la estrella para determinar cuales son filtrados por la atmósfera del planeta. Eventualmente esperan detectar metano, vapor de agua, potasio y otros compuestos químicos.

Arriba: El sodio presente en la atmósfera del planeta filtra la luz de su estrella. Crédito de la imagen: A. Feild, STScI. [más ilustraciones]

Una vez que se descubra otro planeta gigante en tránsito, en los próximos años, (los científicos dicen que es sólo cuestión de tiempo) el grupo espera establecer sus diferencias químicas. ¡Sólo imagínese! -- planetología comparativa  -- ¡y fuera del sistema solar!

No hace mucho tiempo, los astrónomos no podían asegurar que existieran otros planetas fuera de nuestro sistema solar. Ahora, estos planetas se están descubriendo muy a menudo y, gracias al Hubble, podemos comenzar a estudiar sus atmósferas. ¿Qué vendrá en el futuro? Sólo el tiempo -- y más observaciones -- nos lo dirán.

El Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial (The Space Telescope Science Institute -- STScI) es manejado por la Asociación de Universidades para Investigación Astronómica, Inc. (Association of Universities for Research in Astronomy, Inc. -- AURA), para la NASA, bajo contrato con el Centro Goddard de Vuelos Espaciales (Goddard Space Flight Center), en Greenbelt, Md. El Telescopio  Espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la NASA y la Agencia Espacial Europea (European Space Agency, o ESA). El Centro Nacional para la Investigación Atmosférica (National Center for Atmospheric Research) es patrocinado principalmente por la Fundación Nacional para las Ciencias  (National Science Foundation).
 

Animaciones -- vea un planeta gigante pasando entre la Tierra y la estrella semejante al Sol HD 209458

Más Ilustraciones-- del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial.

Exoplanets.org -- los astrónomos han descubierto más de 70 planetas fuera de nuestro sistema solar. Conozca más sobre ellos en esta página de la Universidad de California (University of California)