El Instituto de Astrofísica de Andalucía del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (IAA-CSIC) forma parte del equipo internacional que ha identificado el viento más rápido jamás medido en un planeta, registrado en la atmósfera del exoplaneta gigante WASP-127b, situado a más de 500 años luz de la Tierra
El hallazgo, que proporciona información única sobre el clima extremo en un mundo distante, se logró con el instrumento Crires+, instalado en uno de los cuatro telescopios del Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Europeo Austral (ESO) en Chile, según han detallado en una nota de prensa este martes desde el IAA-CSIC.
Hace tan solo unos años, únicamente era posible determinar dos características clave de los exoplanetas: su masa y su radio. Sin embargo, los avances tecnológicos recientes han abierto una ventana completamente nueva al estudio de estos mundos más allá de nuestro sistema solar.
Instrumentos de última generación, como Crires+, un espectrógrafo criogénico de alta resolución en el infrarrojo, desarrollado específicamente para buscar y caracterizar exoplanetas tipo supertierra potencialmente habitables, permiten «explorar en detalle la dinámica y composición de sus atmósferas».
Gracias a esta tecnología, un reciente estudio, en el que participa el IAA-CSIC, y que ha sido publicado en la revista científica ‘Astronomy & Astrophysics’, ha permitido descubrir una potente corriente en chorro que circula a velocidad supersónica por el ecuador del exoplaneta WASP-127b. «Se trata del viento más rápido jamás medido en ningún planeta conocido hasta el momento», ha señalado la investigadora de la Universidad de Gotinga, en Alemania, Lisa Nortmann, que lidera el trabajo.
Este salto en precisión acerca a los científicos cada vez más a comprender mejor las condiciones en las que podrían surgir planetas similares a la Tierra. «Los planetas gigantes calientes son algo que no tenemos en nuestro Sistema Solar», ha destacado el investigador del IAA-CSIC y coautor del artículo, Denis Shulyak.
«Estudiar sus atmósferas en gran detalle supone una manera de comprender los procesos químicos y dinámicos que llevaron a la formación de estos planetas extraordinarios y de poner a prueba nuestros modelos teóricos en casos únicos como el de WASP-127b», ha añadido.
El equipo internacional estudió la atmósfera del exoplaneta WASP-127b utilizando espectroscopía infrarroja de alta resolución. Es conocido como «Júpiter caliente» porque tiene un tamaño similar al de este planeta en el Sistema Solar, pero mucho menos masivo: «tiene solo una sexta parte de su masa y con una temperatura atmosférica mucho más alta».
Esta temperatura tan elevada se debe a una distancia orbital muy corta, ya que WASP-127b está cien veces más cerca de su estrella anfitriona, de tipo G, que Júpiter del Sol. Su descubrimiento fue anunciado en 2016 y sigue siendo un objeto de estudio interesante, ya que sus características extremas lo convierten en «un laboratorio natural para entender cómo se forman y evolucionan los planetas gigantes en sistemas distintos».
Debido a la lejanía de este planeta, que impide su observación directa desde la Tierra, y al intenso brillo de su estrella, que oculta cualquier luz emitida por el propio planeta, el equipo recurrió a un enfoque indirecto para su estudio.
Cuando el planeta pasa frente a su estrella, parte de la luz de esta atraviesa la atmósfera del planeta. Al analizar y comparar la luz recibida antes y durante el tránsito del exoplaneta, a través del disco de la estrella, el equipo científico pudo «reconstruir las propiedades atmosféricas del planeta».
Los resultados confirman la presencia de vapor de agua y monóxido de carbono en la atmósfera de WASP-127b. Además, y para sorpresa de los investigadores, los análisis detallados de las formas de las líneas espectrales demostraron un perfil de velocidad con doble pico en el material atmosférico.
«Este descubrimiento indica que parte de la atmósfera se mueve hacia nosotros a una velocidad asombrosa de nueve kilómetros por segundo, mientras que otra parte se aleja de nosotros a la misma velocidad, lo que sugiere la presencia de una potente corriente en chorro circulando a velocidad supersónica en el ecuador del planeta», han detallado desde el IAA-CSIC.
Este chorro se mueve casi seis veces más rápido que la rotación del planeta. «Esto es algo que nunca habíamos observado antes», ha apuntado Lisa Nortmann. En comparación, el viento más rápido medido en el Sistema Solar se encontró en Neptuno, moviéndose a 0,5 kilómetros por segundo.
Al mismo tiempo, los datos revelaron señales más débiles provenientes de los polos del planeta, lo que indica condiciones más frías en comparación con el ecuador y confirma la presencia de variaciones latitudinales significativas en su atmósfera.
Aunque esto ya se había observado en otros planetas del Sistema Solar, hasta la fecha había sido un desafío estudiar tales variaciones en planetas extrasolares. El doctor Artie Hatzes, investigador principal del instrumento Crires+ y parte del equipo de investigación, asegura que capturar esos detalles de velocidad del material atmosférico de un exoplaneta, solo es posible con espectroscopía de alta resolución en un gran telescopio.
«Este descubrimiento resalta una de las razones por las que construimos Crires+. Nuestra capacidad para utilizarlo a la hora de resolver los detalles finos de las atmósferas de los exoplanetas nos da una mejor comprensión de estos mundos distantes y complementa los hallazgos de los telescopios espaciales».
Los resultados de este estudio allanan el camino para futuras investigaciones sobre las atmósferas de los exoplanetas, a la vez que sientan las bases para la espectroscopía de alta resolución en futuros instrumentos como Andes, que se instalará en el Extremely Large Telescope (ELT) de ESO.
Los datos observacionales también ayudarán a guiar futuros trabajos teóricos, especialmente a la hora de predecir cómo los gigantes gaseosos –planetas masivos compuestos principalmente de gases– hacen circular el calor y los químicos.
El trabajo demuestra cómo los instrumentos de alta resolución como Crires+ permiten a los astrónomos mapear los patrones climáticos de mundos distantes, incluso sin poder observar directamente sus superficies.
WASP-127b, con sus características atmosféricas únicas y vientos rápidos, proporciona un amplio estudio de caso sobre la dinámica atmosférica en planetas ubicados más allá del Sistema Solar.