¿Se puede detectar agua en los exoplanetas?

David ByN

Una de las principales discusiones que se está manteniendo en la conferencia sobre sistemas planetarios extremos es si se puede detectar agua en los exoplanetas.

La técnica es verdaderamente sofisticada. Se trata de obtener espectros en el rango infrarrojo en sistemas que presentan eclipses. Esto es, el exoplaneta cruza en algún momento por delante de la estrella central (eclipse principal) y por detrás de la misma (eclipse secundario).

Durante el eclipse principal, la luz que nos llega del sistema decrece de manera apreciable (pocos tantos por cien), debido a que parte de la superficie de la estrella, responsable de la mayor parte de la emisión, es ocultada por el disco del planeta. De hecho, el proceso es análogo a los tránsitos de Venus y Mercurio sobre el disco solar, de los que hemos tenido unos cuantos ejemplos durante los recientes años.

El efecto del eclipse secundario es mucho más sutil. La contribución del planeta a la luminosidad total aparece preferentemente en longitudes de onda más largas (en colores más rojos), esencialmente en lo que denominamos infrarrojo medio. Así que la estrella bloquea esta minúscula aportación por parte del planeta.

El truco consiste en obtener múltiples espectros cuando no hay eclipse y cuando el planeta pasa por detrás del disco estelar, y substraer ambos grupos, lo cual nos deja con la contribución planetaria, el espectro diferencial.

Hasta aquí es relativamente sencillo. Solo se necesita el telescopio espacial Spitzer y muchas horas de observación. La interpretación de lo que se observa es mucho más compleja, porque la señal del planeta es tan reducida que es muy difícil extraer la ciencia que está detrás. Es necesario comparar este espectro diferencial observado con complicados modelos atmosféricos para exoplanetas, y la interpretación no está libre de ambigüedades. Mantener cierto escepticismo, de todas maneras, es bastante sano.

Hay varias características espectrales que se insinúan en el espectro diferencial. Una de ellas podría corresponder a agua (en realidad a vapor de agua, dado que estos planetas están muy cerca de sus estrellas centrales y sus temperaturas son extraordinariamente altas). Y no, no hay agua líquida y presumiblemente no hay vida. Pero diferentes grupos de especialistas no se ponen de acuerdo si realmente es agua o no.

La solución, como siempre en casos como éste, son nuevas observaciones. Spitzer se prepara para nuevas campañas de observación y es posible que dentro de unos meses tengamos una respuesta definitiva.


El espectro del exoplaneta HD189733. En realidad se tienen medidas tomadas en tres bandas (3.6, 5.8 y 8.0 micras). La comparación con un espectro teórico (línea azul) sugiere la presencia de una banda de absorpción debida a vapor de agua. Fuente  ESA, NASA/ JPL-Caltech/G. Tinetti (Institute d’Astrophysique de Paris, University College London).

PD (2007 / VII / 12):
Nota de prensa “NASA’S SPITZER FINDS WATER VAPOR ON HOT, ALIEN PLANET
El País: Los científicos  encuentran agua en un planeta extrasolar
Nature:  “Water vapour in the atmosphere of a transiting extrasolar planet”
El Mundo: Descubren un planeta con agua fuera del Sistema Solar

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Comentarios

¿Porque es necesario establecer modelos atmosfericos para interpretar los resultados del espectro obtenido?

Pues supongo que los modelos atmosfericos son necesarios por varios motivos:

1.- A una temperatura dada (suponiendo que el planeta se comporta como un cuerpo negro, entonces a partir de la frecuencia de maxima radiacion del planeta se puede averiguar su temperatura), existen diferentes componentes que pueden o no estar en fase de gas, por ejemplo el agua, el nitrogeno, CO2,

amoniaco, etc.

2.- Conociendo la composicion atmosferica, el espectro es mucho mas facilmente separable en componentes quimicos, y determinar si una frecuencia dada corresponde con un elemento o compuesto que se sabe que tiene que estar en fase de gas por el punto 1.

Es como un puzzle: Las piezas que faltan dejan huecos que permiten reconocer el contorno de las piezas adyacentes…

Los modelos son complicados, muy complicados. De hecho no tenemos claro ni el propio modelo atmosferico de nuestro planeta,

sobre el que sabemos muchas cosas, pero muchas otras no, pero segun vamos encontrando nuevas tecnicas de analisis, y nuevas colecciones de datos observados reales, vamos recomponiendo el puzzle…

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