Bario: nuevo elemento en atmósferas exoplanetarias

El bario es un elemento químico que hasta ahora no se había detectado en las atmósferas exoplanetarias. De hecho, no esperaban encontrarlo. Al menos eso es lo que afirma Tomás Azevedo Silva, estudiante de doctorado en la Universidad de Oporto e investigador en el Instituto de Astrofísica y Ciencias del Espacio (IA) de Portugal. «Este fue, en cierto modo, un descubrimiento accidental. No esperábamos ni buscábamos bario en particular y tuvimos que verificar que en realidad provenía del planeta, ya que nunca antes se había visto». Todas estas comprobaciones aparecen publicadas en un artículo de la revista Astronomy & Astrophysics (Azevedo Silva, 2022).

El hallazgo se ha realizado utilizando el VLT (Very Large Telescope) del ESO. Analizando los datos obtenidos Azevedo Silva y su equipo se vieron sorprendidos por el descubrimiento de este elemento a grandes altitudes en las atmósferas de dos exoplanetas gaseosos ultracalientes: WASP-76b y WASP-121b. «La parte desconcertante y contraintuitiva es: ¿por qué hay un elemento tan pesado en las capas superiores de la atmósfera de estos planetas?».

Detectando el bario

Determinar la composición de la atmósfera de un exoplaneta no es sencillo. Para ello se requiere de un instrumental muy preciso. El instrumento ideal para llevar a cabo esta tarea desde tierra es el espectrógrafo tipo Echelle ESPRESSO (Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanet and Stable Spectroscopic Observations) del VLT. Con él se analiza la luz de las estrellas cuando se filtra en la atmósfera de estos mundos. Así, cuando la luz de sus respectivos astros madre se filtró a través de la atmósfera de WASP-76b y WASP-121b, los elementos químicos presentes dejaron su marca en el espectro. Esto, tras restar el espectro propio de la estrella, fue lo que permitió ver los elementos que la componen las atmósferas. Y entre ellos, el bario.

Uno de los aspectos más llamativos de los resultados es que el bario, aun siendo 2,5 veces más pesado que el hierro, aparezca en las capas altas de la atmósfera de estos exoplalentas. Porque lo esperable sería que cayeran rápidamente a las capas inferiores. Esto hace que la naturaleza de estos mundos sea todavía más extraña de lo que se pensaba. Porque, en nuestros cielos en ocasiones vemos bario, pero está relacionado con el color verde de los fuegos artificiales. Ahora bien, en estos exoplanetas, ¿cuál es el proceso natural que provoca que este elemento pase a esos lugares tan elevados de la atmósfera? De momento, los científicos no están seguros de cuáles son esos mecanismos.

atmósfera con bario
Representación artística que muestra un exoplaneta tipo Júpiter ultracaliente || Créditos: ESO/M. Kornmesser (Ampliar)

El bario nos ayuda a entender los exoplanetas (poco a poco)

La temperatura en superficie de estos dos mundos extrasolares se elevan por encima de los 1000ºC. Esto es debido a la proximidad con la que orbitan a sus estrellas madres. Esta cercanía implica que completen un giro completo a su alrededor en apenas dos días. Aparte del bario, una de las características más sorprendentes de WASP-76b es que se tiene la sospecha de que llueve hierro (Ehrenreich, 2020). Además, otra peculiaridad es que estos mundos, al estar tan cerca de su estrella les ocurre lo mismo que a la Luna con respecto a la Tierra: siempre dan la misma cara. Por lo tanto, un hemisferio siempre es de día y en el otro, reina la noche.

Estos nuevos resultados nos enseñan que tan solo hemos arañado la superficie de los misterios que rodean a los exoplanetas. Con futuros instrumentos como el espectrógrafo Echelle de alta dispersión ANDES (ArmazoNes high Dispersion Echelle Spectrograph), que estará operativo en el ELT (Extremely Large Telescope), los científicos podrán estudiar atmósferas no solo de exoplanetas tipo Júpiter, sino también de rocosos tipo Tierra.

Artículos científicos relacionados

Azevedo Silva, T. et al (2022) Detection of barium in the atmospheres of ultra-hot gas giants WASP-76b & WASP-121b (Together with new detections of Co and Sr+ on WASP-121b). Astronomy & Astrophysics, 666, L10. DOI: 10.1051/0004-6361/202244489 (Ver).

Ehrenreich, D., Lovis, C., Allart, R. et al (2020). Nightside condensation of iron in an ultrahot giant exoplanet. Nature 580, 597-601. DOI: 10.1038/s41586-020-2107-1 (Ver).

Referencias

  • Heaviest element yet detected in an exoplanet atmosphere. ESO Science release, eso2213 (Ver).
  • El elemento más pesado detectado hasta ahora en la atmósfera de un exoplaneta. ESO Comunicado científico, eso2213es (Ver).

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