Primer Análisis de Atmósfera de un Súper-Tierra

Impresión artística del planeta GJ 1214b. Crédito: ESO/L. Calçada

La atmósfera alrededor de un exoplaneta súper-Tierra ha sido analizada por primera vez por un equipo internacional de astrónomos que empleó el Very Large Telescope de ESO. El planeta, que es conocido como GJ 1214b, fue estudiado mientras pasaba frente a su estrella anfitriona, y algo de la luz estelar pasó a través de la atmósfera del planeta. Ahora sabemos que la atmósfera es ya sea básicamente agua en forma de vapor o está dominada por gruesas nubes o brumas. Los resultados aparecerán en la edición del 2 de Diciembre de 2010 de la revista Nature.

El planeta GJ 1214b fue descubierto en 2009 empleando el instrumento HARPS en el telescopio de 3,6 metros de ESO en Chile (eso0950) [1]. Los hallazgos iniciales sugerían que este planeta tenía una atmósfera, lo que ahora ha sido confirmado y estudiado en detalle por un equipo internacional de astrónomos, dirigido por Jacob Bean (Harvard–Smithsonian Center for Astrophysics), empleando el instrumento FORS en el Very Large Telescope de ESO.

“Esta es el primer súper-Tierra cuya atmósfera ha sido analizada. Hemos alcanzado un verdadero hito en el camino hacia la caracterización de estos mundos,” dijo Bean.

GJ 1214b tiene un radio de unas 2,6 veces el de la Tierra y es unas 6,5 veces más masivo, poniéndolo derechamente en la clase de los exoplanetas conocidos como súper-Tierras. Su estrella anfitriona se ubica a unos 40 años-luz de la Tierra en la constelación de Ophiuchus (el Levantador de la Serpiente). Es una estrella tenue [2], pero también es pequeña, lo que significa que el tamaño del planeta es grande comparado al disco estelar, haciéndolo relativamente fácil de estudiar [3].  El planeta viaja a través del disco de su estrella anfitriona una vez cada 38 horas mientras orbita a una distancia de sólo dos millones de kilómetros: alrededor de setenta veces más cerca que la órbita de la Tierra  al Sol.

Para estudiar la atmósfera, el equipo observó la luz que venía de la estrella mientras el planeta pasaba frente a ella [4]. Durante estos tránsitos, algo de la luz  estelar pasa a través de la atmósfera del planeta y, dependiendo de la composición química y del clima en el planeta,  específicas longitudes de onda de luz son absorbidas. El equipo luego comparó estas precisas nuevas mediciones con lo que hubieran esperado ver para varias posibles composiciones atmosféricas.

Antes de las nuevas observaciones, los astrónomos habían sugerido tres atmósferas posibles para GJ1214b. La primera era la fascinante posibilidad de que el planeta estuviera envuelto por agua, lo cual, dada la cercana proximidad a la estrella, sería en la forma de vapor. La segunda posibilidad era que éste fuera un mundo rocoso con una atmósfera consistente principalmente de hidrógeno,  pero con altas nubes o brumas oscureciendo la vista. La tercera opción era que este exoplaneta fuera como un mini-Neptuno, con un pequeño centro rocoso y una profunda atmósfera rica en hidrógeno.

Las nuevas mediciones no muestran signos reveladores de hidrógeno y, consiguientemente, eliminan la tercera opción. Por lo tanto, la atmósfera es ya sea rica en vapor, o está cubierta por nubes o brumas, similares a aquellas vistas en las atmósferas de Venus y Titanio en nuestro Sistema Solar, las que ocultan la firma del hidrógeno.

“A pesar de que aún no podemos decir exactamente de qué está hecha esa atmósfera, es un apasionante paso adelante el ser capaz de achicar las opciones de un mundo tan distante a dos, ya sea llena de vapor o brumosa,” dice Bean. “Ahora se necesita  observaciones de seguimiento en luz infrarroja a mayor longitud de onda para determinar cuál de estas atmósferas existe en GJ 1214b.”

Notas

[1] El número de exoplanetas confirmados llegó a 500 el 19 de Noviembre de 2010. Desde entonces, más exoplanetas han sido confirmados. Para la última cuenta, por favor visite: http://exoplanet.eu/catalog.php

[2] Si GJ 1214 fuera visto a la misma distancia de nosotros como nuestro Sol, se vería 300 veces más tenue.

[3] Debido a que la propia estrella  GJ1214 es bastante tenue – más de 100 veces más tenue en luz visible que las estrellas anfitrionas de los dos exoplanetas  calientes de Júpiter más ampliamente estudiados – la gran área de colección del Very Large Telescope fue crucial para adquirir suficiente señal para estas mediciones.

[4] La composición atmosférica de GJ 1214b fue estudiada usando el instrumento FORS en el Very Large Telescope, el que puede realizar espectroscopía muy sensible de múltiples objetos en la parte infrarroja cercana del espectro.  FORS fue uno de los primeros instrumentos instalado en el Very Large Telescope.

Nota de prensa publicada en el portal del Observatorio Europeo Austral (ESO).