Encuentran con el Gran Telescopio Canarias óxido de aluminio en un Júpiter ultracaliente

Un equipo internacional, liderado por la astrofísica Carolina von Essen, ha utilizado el instrumento OSIRIS, del Gran Telescopio Canarias (GTC), para estudiar la composición química de un planeta cuya temperatura ronda los 3.200 °C.

La estrella WASP-33 tiene un planeta orbitando a su alrededor, el exoplaneta WASP-33b. Ambos se encuentran a unos 380 años luz de la Tierra. Esta estrella es una Delta Scuti, lo que significa que presenta pulsaciones que deforman por completo los tránsitos -una de las metodologías que utilizan los astrofísicos para detectar planetas que orbitan alrededor de sus astros-, haciendo extremadamente difícil la caracterización detallada del exoplaneta.

El exoplaneta WASP-33b, protagonista de este estudio, presenta una serie de particularidades que lo hacen único e interesante. Su temperatura de equilibrio ronda los 3.200 °C, lo que significa que es un Júpiter ultracaliente. Además, este planeta da una vuelta alrededor de su estrella cada 1,22 días. Curiosamente, su órbita es casi perpendicular al plano de rotación de la estrella y, además, el sentido de traslación del exoplaneta es contrario a la rotación de su estrella.

El estudio publicado en la revista Astronomy & Astrophysics analiza su composición química. Esto es importante porque “lo que predicen los modelos de atmósferas exoplanetarias con los que contamos hoy día es que los Júpiteres ultracalientes deberían estar libres de nubes y presentar una variedad de óxidos en el visible, como el óxido de vanadio, el óxido de titanio y el óxido de aluminio”, señala Carolina von Essen, de la Universidad de Aarhus (Dinamarca), investigadora principal de este estudio. “Sin embargo –añade-, hay un limitado número de exoplanetas donde estas moléculas han sido detectadas significativamente, lo que nos hace  cuestionar nuestros modelos”.

La caracterización detallada de la composición química de este tipo de exoplanetas ayudaría a determinar si los modelos de atmósferas exoplanetarias predicen correctamente su composición química o si deberíamos corregirlos a medida que vamos llevando a cabo nuevos descubrimientos. Existe una importante simbiosis entre modelos y observaciones; y un buen ejemplo es este trabajo, en el que se notifica el primer indicio de óxido de aluminio presente en la atmósfera de WASP-33b, lo que confirmaría la presencia de este óxido en atmósferas exoplanetarias, tal y como predecía la teoría.

Para llevar a cabo esta investigación se ha utilizado el espectrógrafo OSIRIS, instalado en el Gran Telescopio Canarias (GTC), del Observatorio del Roque de los Muchachos (Garafía, La Palma).

“La sensibilidad y el rendimiento de GTC y OSIRIS han sido clave para el éxito de estas observaciones”, explica Herve Bouy, coautor de este artículo, “Es precisamente esta combinación la que hace que el GTC esté siendo en los últimos años un referente en el estudio de atmósferas exoplanetarias”, añade Antonio Cabrera Lavers, Jefe de Operaciones Científicas del GTC.

Con esta instrumentación se han recogido los datos que han permitido crear un modelo físico del planeta teniendo en cuenta las pulsaciones de la estrella y su amplitud en función de la longitud de onda.  “Utilizando métodos modernos y detallados para determinar la composición química de WASP-33b –señala von Essen- encontramos que el rasgo observado en el espectro de transmisión entre 450 y 550 nm puede ser representado de mejor manera con óxido de aluminio en la atmósfera exoplanetaria”. El equipo no ha encontrado evidencia significativa de otras moléculas y una alta abundancia de óxido de aluminio, por lo que serán necesarias nuevas observaciones de su espectro tanto con telescopios terrestres como con instrumentos en el Espacio para confirmar esta detección.

Artículo: C. von Essen et al. An optical transmission spectrum of the ultra-hot Jupiter WASP-33b. First indication of aluminum oxide in an exoplanet. A&A. DOI: https://doi.org/10.1051/0004-6361/201833837