Primera observación directa de hierro en la atmósfera de un exoplaneta

La exploración de exoplanetas, a pleno rendimiento desde los años noventa, ha ofrecido datos asombrosos sobre lo que ocurre en otros mundos extraterrestres. Además, aporta pistas sobre si otros planetas podrían ser aptos para albergar vida.

Uno de estos fascinantes descubrimientos, recientemente aceptado para su publicación en la revista The Astrophysical Journal Letters, consiste en la primera detección directa de hierro en la atmósfera de un exoplaneta, llamado KELT-9b. El hallazgo consiste en líneas de emisión de átomos de hierro sin carga en el espectro de luz del planeta. La detección de exoplanetas se basa en la ‘sombra’ que proyectan en su estrella antitriona. Concretamente, la estrella KELT-9, en torno a la que orbita este ‘exomundo’ cada 36 horas, proyecta una brillante luz que eclipsa al planeta, con lo que la observación ha sido ‘especialmente complicada’, según una publicación del sitio web de noticias científicas Astronomie.nl.

¿Qué sabemos sobre este mundo alienígena?

La estrella y el planeta se encuentran a una distancia de aproximadamente 620 años luz de la Tierra en la constelación de Cygnus. La estrella tiene una temperatura de más de 10 000 grados, casi el doble que la de nuestro Sol. El planeta KELT-9b, por su parte, es un gigante gaseoso más grande que Júpiter; y está comparativamente mucho más cerca de su estrella, unas treinta veces más que la Tierra del Sol. Debido a la proximidad a su estrella anfitriona, un año en el planeta dura aproximadamente un día y medio terrestre.

Los investigadores ya intuían que debería haber hierro en la atmósfera de este exoplaneta. Hace unos años, ya vieron signos de hierro al estudiar la luz de las estrellas mientras el planeta pasaba frente a ella (el método habitual de detección de exomundos como este). En observaciones recientes, los investigadores detectaron directamente y por primera vez la luz del planeta, hecho complicado, como decíamos, porque se ve eclipsado por la luz de su estrella.

Durante la mitad del año planetario de KELT-9b, el lado nocturno del planeta está orientado hacia la Tierra, pero es demasiado oscuro para ser visto. Por lo tanto, los investigadores solo contaron con ocho horas, justo antes de que el planeta desapareciera tras su estrella, para observar el lado iluminado, más brillante y detectable. 

Lorenzo Pino, autor principal del estudio, compara la búsqueda de la luz del exoplaneta bajo el resplandor de su estrella anfitriona con la observación de una luciérnaga cerca de una farola: "Hace unos años vimos la sombra de la ‘luciérnaga’ o, en nuestro caso, la sombra del exoplaneta. Ahora hemos visto a la luciérnaga directamente".

Y, ¿cómo han detectado el hierro?

Los investigadores hicieron sus observaciones en la isla española de La Palma de Gran Canaria la noche del 22 de julio de 2018 utilizando un telescopio italiano, el Telescopio Nazionale Galileo. Este telescopio utiliza la herramienta HARPS-N, un espectrógrafo que puede dividir la luz y revelar la presencia de átomos y moléculas específicos. Los investigadores extrajeron el rastro de los átomos de hierro usando una técnica llamada correlación cruzada.

Pino compara la correlación cruzada con el retoque fotográfico: “La estrella está estacionaria, pero el planeta se está moviendo. La correlación cruzada es un tipo de filtro que se mueve con el planeta. Esto nos permite aislar la luz planetaria".

Los investigadores creen que el hierro en la atmósfera del exoplaneta KELT-9b calienta la parte superior de la atmósfera, más caliente que la parte inferior: el hierro estaría absorbiendo la energía de su estrella, calentando la atmósfera. En la Tierra, tiene lugar un proceso simliar; en este caso, es el ozono lo que calienta las capas superiores.

Referencias:

'Neutral Iron Emission Lines From The Day-side Of KELT-9b. The GAPS Programme With HARPS-N At TNG XX'. By: Lorenzo Pino et al. Accepted for publication in The Astrophysical Journal Letters.