Hierro y titanio encontrados en ‘Ultrahot Júpiter’, un exoplaneta

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Por primera vez, los astrónomos han encontrado hierro y titanio en la atmósfera de un planeta fuera del sistema solar. El exoplaneta, llamado KELT-9b, es el mundo alienígena más caliente jamás descubierto . El planeta es tan abrasador, incluso más caliente que la mayoría de las estrellas.

Este sofocante exoplaneta , ubicado a unos 620 años luz de distancia de la Tierra en la constelación de Cygnus, es lo que los astrónomos llaman un “Júpiter ultrahot”. KELT-9b es un mundo de gas gigante como Júpiter, el planeta más grande de nuestro sistema solar. Pero es mucho más grande, tiene tres veces la masa y el doble del diámetro de Júpiter, y orbita muy cerca de su madre estrella caliente, KELT-9.

“Ultrahot Jupiter” es un término no oficial para un exoplaneta caliente de Júpiter con temperaturas que exceden los 3,100 grados Fahrenheit (1,700 grados Celsius). “Están tan calientes que se parecen a estrellas aunque sean planetas”, dijo a Space.com Kevin Heng, un astrofísico de la Universidad de Berna en Suiza que participó en el estudio. KELT-9b puede alcanzar temperaturas de hasta 7,800 grados F (4,300 grados C).

Este calor récord permitió a los astrónomos detectar el hierro y el titanio en la atmósfera de KELT-9b. Si bien los investigadores sospechan desde hace tiempo que estos elementos están presentes en algunos exoplanetas, el hierro es uno de los elementos más abundantes del universo, es difícil detectarlos en ambientes más fríos porque los átomos están “atrapados en otras moléculas”, dijo Heng. Sin embargo, KELT-9b es tan caliente que las nubes no se condensan en su atmósfera, permitiendo que los átomos individuales de hierro y otros metales vuelen solos.

El titanio ha sido detectado en la atmósfera de un exoplaneta antes, pero no en su forma atómica. En septiembre de 2017, los astrónomos que utilizaron el Telescopio Espacial Hubble anunciaron que habían encontrado dióxido de titanio (moléculas que consisten en un átomo de titanio y dos átomos de oxígeno) en la atmósfera de un exoplaneta llamado Kepler-13A.

Los astrónomos pueden detectar diferentes elementos al observar el espectro de luz que proviene de un objeto en el espacio. Debido a que el exoplaneta no emite su propia luz, Heng y su equipo de investigadores observaron los datos del telescopio recogidos durante un tránsito solar, cuando el exoplaneta pasó directamente frente a su estrella como se ve desde la Tierra.

Convenientemente, los datos ya existían antes de que Heng y sus coautores decidieran abordar este estudio. Después de que sus colegas de la Universidad de Ginebra utilizaran esos datos espectrales para buscar hidrógeno en la atmósfera de KELT-9b, “en realidad mantuvieron los datos en el cajón porque no había ninguna razón para buscar hierro o titanio”, dijo Heng. “Entonces, hace unos meses, hicimos un estudio teórico, que predijo que el hierro y el titanio estarían allí, y eso motivó la búsqueda”.

Usando los datos de un año del Telescopio Nacional Galileo en La Palma, España, los investigadores comenzaron a buscar metales en el espectro de luz que brilló a través de la atmósfera de KELT-9b durante un tránsito de 4 horas de duración. Esta información fue recolectada usando un instrumento de espectrógrafo llamado HARPS , el Buscador de Planeta de Alta Velocidad Radial de Alta Precisión.

“Diferentes átomos o moléculas tienen una huella digital cuando se divide la luz en un espectro”, dijo Heng. “Dada la resolución suficiente, dados datos suficientemente buenos, cada molécula tiene una huella digital única”. Encontrar las huellas dactilares de hierro y titanio, elementos que Heng y su equipo ya sospechaban que existirían en la atmósfera de KELT-9b, requeriría “una combinación de conocimientos informáticos de alto rendimiento, una cuidadosa conservación de las bases de datos espectroscópicas y una meticulosa atención a los detalles “, Escribió Heng en una publicación de blog en Nature.com.

El equipo de Heng solicitó la ayuda de Simon Grimm, un astrofísico de la Universidad de Berna “que es (entre otras cosas) un experto en el cálculo de las opacidades de átomos y moléculas”, escribió Heng en la publicación del blog. “Estas opacidades no son triviales para computar, porque uno necesita evaluar las fortalezas y formas de millones a miles de millones de líneas espectrales”.

Estudios previos que analizaron el hidrógeno en la atmósfera de KELT-9b fueron capaces de ver una fuerte línea de absorción de hidrógeno en el espectro sin realizar un análisis de correlación cruzada más complicado como Heng y su equipo tuvo que hacer para encontrar hierro y titanio. Los astrónomos que recolectaron datos para buscar hidrógeno “carecían de la motivación teórica para llevar a cabo una búsqueda seria de metales como el hierro”, escribió Heng.

Otro estudio, publicado el 2 de julio en la revista Nature Astronomy, mostró que el hidrógeno en realidad está “hirviendo” en la atmósfera de KELT-9b y es absorbido por la estrella madre del planeta. “Es posible que elementos de metales pesados ​​también escapen porque el dramático escape de hidrógeno puede ‘arrastrar’ elementos pesados ​​a muy alta [en la] atmósfera”, Fei Yan, astrónomo del Instituto Max Planck de Astronomía y autor principal de la estudio, le dijo a Space.com en un correo electrónico.

Si bien el hierro y el titanio en la atmósfera de KELT-9b fue un gran descubrimiento, Heng le dijo a Space.com que “la técnica en sí es realmente emocionante” también. “Esta es la misma técnica que utilizaremos para detectar firmas de biología o biofirmas “, dijo Heng. “En la Tierra, creemos que es oxígeno y algunas otras moléculas oscuras, pero no sabemos qué son las biofirmas en general. Si supieras cuáles eran … podrías usar exactamente la misma técnica para detectar estas moléculas en planetas más pequeños y fríos” ”

Es poco probable que los astrónomos encuentren signos de vida en este planeta infernal, pero Heng y su equipo han encontrado otros elementos interesantes en los espectros de KELT-9b. “No quiero revelar demasiado, pero hemos encontrado otros metales”, dijo. “También estamos tratando de hacer que el Telescopio Espacial Hubble tenga tiempo para buscar agua también”. El objetivo es eventualmente tener “un inventario químico completo del planeta”, dijo. Hubble también podrá brindar una idea del clima en KELT-9b. “Deberían haber tormentas violentas en este planeta”, dijo.

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