Descubierto el primer exoplaneta rico en carbono

Un equipo liderado por un ex investigador postdoctoral del departamento de Tierra, Atmósfera y Ciencias Planetarias , y del Instituto Kavli de Astrofísica, ambos pertenecientes al MIT, han medido recientemente, y por primera vez, la atmósfera de un planeta sustancialmente rico en carbono. Los investigadores encontraron que la proporción de oxígeno-carbono de WASP-12b, un planeta extrasolar alrededor de 1,4 veces la masa de Júpiter y situado a unos 1.200 años luz de distancia, es mayor que uno.

Tal y cómo se informa en un artículo que será publicado el 8 de diciembre en la Nature , la rica atmósfera de carbono encontrada soporta la posibilidad de que los exoplanetas rocosos podría estar compuestos de rocas de carbono puro como el diamante o el grafito en lugar del habitual sílice común en la Tierra.

“Este es un nuevo territorio y estudiar de qué son los interiores de este tipo de planetas ricos en carbono podría ser factible”, dice el autor principal Nikku Madhusudhan, que ahora es investigador postdoctoral en la Universidad de Princeton. A pesar de que WASP-12b es un  planeta del tipo”Júpiter caliente” , en gran parte gas y sin  superficie para acoger vida, el primer hallazgo de un exoplaneta rico en carbono es importante porque introduce una nueva clase de exoplanetas totalmente exóticos por explorar. También es posible que los exoplanetas de tamaño similar a la Tierra podrían haberse formado alrededor de una estrella como WASP-12b miles de millones de años atrás. Si se detecta, estos planetas más pequeños también podría tener una atmósfera rica en carbono, lo que significa que para que exista vida en esos planetas, es posible que tenga que sobrevivir con poca agua, mucho oxígeno, y un montón de metano, dice Madhusudhan. Eso no sería tan descabellado dado la semana pasada la NASA anunció el descubrimiento en la Tierra de bacterias que pueden sobrevivir en el arsénico, un veneno para los humanos.

Los astrónomos pueden calcular la composición de la atmósfera mediante la observación de su flujo, o la luz emitida, en diferentes longitudes de onda. El equipo, coordinado por Joe Harrington, científico planetario de la Universidad de Florida Central, que  utilizó el telescopio espacial Spitzer de la NASA para observar el flujo de WASP-12b en cuatro longitudes de onda, justo antes de que pasara por detrás de la estrella, un evento conocido como eclipse secundario. Estas observaciones se combinaron con observaciones publicadas previamente, en tres longitudes de onda, obtenidas desde la Tierra usando el telescopio canadiense y francés en Hawai. El planeta fue descubierto en 2009 por  investigadores del Reino Unido miembros del consorcio Wide Angle Search for Planets (WASP), y también son coautores del estudio.

Madhusudhan utilizó las observaciones para llevar a cabo un análisis detallado atmosférico, utilizando una técnica de modelado  pionera para atmósferas exoplanetarios. El programa informático que desarrolló, combina ciertas variables, como la distribución de la temperatura de un planeta, con diferentes cantidades de la destacada mayoría de las moléculas que existen en dichas atmósferas,  metano, dióxido de carbono,carbono, monóxido de carbono, vapor de agua y amoníaco, en una fórmula que produce un espectro teórico, o flujo en diferentes longitudes de onda. El programa analiza millones de combinaciones de estas variables, haciendo un seguimiento de aquellos que se acerquen más al flujo de valores medidos por los telescopios. A través del análisis estadístico de estos valores, Madhusudhan pudo determinar la probable composición de la mayor parte de la atmósfera.

Sobre la base de las teorías acerca de lo que los planetas tipo Júpiter extremadamente calientes como WASP-12b deben ser similares, asumiendo proporciones de carbono-oxígeno de 0.5, los modelos anteriores sugerían que sus atmósferas debían tener un montón de vapor de agua,  muy poco metano  y una capa  conocida como estratosfera. En cambio, el equipo de Madhusudhan detectó una atmósfera con más de 100 veces  de metano y menos agua de lo previsto. La composición observada es consistente con una relación de carbono-oxígeno mayor que uno. El equipo también descubrió la falta de una fuerte estratosfera, lo cual contradice las teorías actuales de la atmósfera de este tipo de planetas.

El descubrimiento sugiere que los trozos de roca llamados planetesimales que chocaron para formar hace miles de millones WASP-12b, pudieron haber sido compuestos ricos en carbono como el alquitrán; muy alejados de los planetesimales acuosos y helados que se cree formaron nuestro sistema solar. Esto significa que si se encuentra que los exoplanetas más pequeños tienen atmósferas ricas en carbono, su superficie podría estar cubierta por una sustancia parecida al alquitrán. La investigación futura se centrará en si la vida – tal vez drásticamente diferente de la vida tal como la conocemos – podría sobrevivir en un entorno tan rico en carbono.

“Es emocionante pensar siquiera en la posibilidad de como podrían ser estos planetas ricos en carbono “, dice Adam Showman, científico planetario de la Universidad de Arizona, quien explica que aunque los investigadores sabían que otros sistemas solares deben tener una serie de emisiones de carbono a los valores de oxígeno, “este trabajo se mueve por fin del debate o la especulación pura, a la realidad plausible.” Y señala que los exoplanetas con interiores de base de carbono, podrían exhibir toda una nueva gama de características en su superficie, composición de la atmósfera y el potencial de los océanos o incluso la vida.

Más información en la página de noticias del Massachusetts Institute of Technology (MIT)

Enlace original: First carbon-rich exoplanet discovered