Un equipo internacional ha observado por primera vez la evaporación del helio atmosférico del exoplaneta gigante WASP-69b y la formación de una cola planetaria.
Hace más de 15 años que se predijo que el helio sería uno de los gases más fácilmente detectables en los exoplanetas gigantes. La razón es clara, el helio es el segundo elemento más común en el universo, tras el hidrógeno; y es también uno de los principales constituyentes de los planetas Júpiter y Saturno en nuestro Sistema Solar. Sin embargo, la detección de helio en los exoplaneta no es tarea fácil.
El estudio que ha sido publicado en Science y está firmado por investigadores de diferentes nacionalidades, entre ellos científicos del Centro de Astrobiología (CAB), ha conseguido detectar el esquivo helio en la atmósfera del exoplaneta gigante WASP69b y obtener información acerca de la velocidad de los átomos de helio que abandonan el campo gravitatorio del planeta y la longitud de la cola que producen. WASP-69b fue observado durante un tránsito, momento en el que el planeta pasó frente a su estrella anfitriona. En ese instante, parte de la luz estelar quedó eclipsada por el planeta y su atmósfera.
La detección fue posible gracias al instrumento CARMENES, un espectrógrafo de alta resolución espectral que cubre simultáneamente los rangos de longitud de onda visible e infrarrojo cercano, desarrollado por un consorcio de institutos alemanes y españoles, entre los que está el Centro de Astrobiología. CARMENES se diseñó inicialmente para detectar exoplanetas y no para investigar sus atmósferas, por lo que este hallazgo "ha sido una gratísima sorpresa y convierte al instrumento en uno de los referentes mundiales en ciencias exoplanetarias", comenta José Antonio Caballero, investigador del CAB y coautor del estudio.
Además de este hallazgo, el estudio comprende también el análisis de otros cuatro planetas de tamaño similar. Se trata de los exoplanetas calientes HD 189733b y HD209458b, que tienen una masa similar a la de Júpiter, el planeta gigante extremadamente caliente KELT-9b y el exoplaneta cálido GJ436b, del tamaño de Neptuno. El análisis no muestra exosferas de helio en torno a los tres últimos planetas, lo que desafía las predicciones teóricas previas. El Júpiter caliente HD 189733b, en cambio, sí muestra una fuerte absorción de helio, aunque en este caso no forma una cola sino una envoltura en torno al planeta. "No solo vemos la línea de helio, es que además podemos explicar las razones físicas por las que se detecta en unos planetas y por qué no en los otros. Se debe a la intensa radiación de alta energía (rayos X y radiación ultravioleta extrema) procedente de la estrella; si no alcanza suficiente intensidad, no se llega a ver la línea", explica Jorge Sanz Forcada, investigador del CAB y coautor del estudio. La detección de la línea de helio abre una ventana importante para el estudio de las capas externas de las atmósferas de planetas poco densos, permitiendo una mejor caracterización física de los sistemas planetarios vecinos al nuestro", asegura María Rosa Zapatero Osorio, investigadora del CAB y miembro del equipo de investigación.
Simultáneamente a la publicación de este estudio, el mismo equipo científico publica otra investigación en el que se centran en los detalles de la detección en HD 189733b. En esta ocasión, el estudio se publica en la revista Astronomy & Astrophysics.
Esta nueva línea de investigación permitirá a los astrofísicos dedicados a la caracterización de atmósferas de exoplanetas comparar, en los próximos años, los procesos de evaporación en una amplia muestra de planetas; y responder a cuestiones como si los planetas con un periodo orbital ultracorto son, en realidad, núcleos evaporados de antiguos Júpiter calientes.
Referencia bibliográfica:
Lisa Nortmann, et al. 2018. Ground-based detection of an extended helium atmosphere in the Saturn-mass exoplanet WASP-69b. Science. DOI: 10.1126/science.aat5348
M. Salz, et al. 2018. Detection of He I λ10830 Å absorption on HD 189733 b with CARMENES high-resolution transmission spectroscopy. Astronomy & Astrophysics. DOI: 10.1051/0004-6361/201833694
