El Telescopio Nazionale Galileo contribuye a desvelar la atmósfera de un planeta extrasolar

Nunca antes se había estudiado la composición química de la atmósfera de un planeta extrasolar en tanto detalle. Ahora, un equipo internacional de científicos liderado por el Instituto Nacional de Astrofísica Italiano (INAF) ha revelado por primera vez la presencia simultánea de seis componentes químicos (agua, monóxido de carbono, cianuro de hidrógeno, metano, amoniaco y acetileno) en la atmósfera de un planeta tipo Júpiter caliente, HD 209458b. El descubrimiento fue posible gracias a observaciones realizadas con el instrumento GIANO-B instalado en el Telescopio Nazionale Galileo en el Roque de Los Muchachos y combinadas con una técnica innovadora de análisis de datos.

La presencia de estas moléculas indica que la atmósfera del planeta es más rica en
carbono que en oxígeno, proponiendo que HD 209458b se ha formado a una distancia superior de su estrella central y más tarde ha migrado a su posición actual, más cerca de ella. HD 209458b tiene una densidad inferior a la de Júpiter y orbita alrededor de su estrella a una distancia ligeramente superior a 7 millones de kilómetros (veinte veces menor a la distancia TierraSol). Esto hace que la temperatura del planeta sea muy alta, alrededor de 1200ºC y con un período orbital de tan sólo 3.5 días. Esta última característica permite la observación del mismo mediante el método del tránsito.

El equipo de investigación, liderado por Paolo Giacobbe, ha recogido datos durante cuatro tránsitos planetarios de HD 209458b, observando con GIANO-B en la parte correspondiente al infrarrojo cercano del espectro electromagnético. Las observaciones fueron realizadas como parte del programa de Arquitecturas Globales de Sistemas Planetarios de INAF (GAPS, por sus siglas en inglés). Mientras el planeta transita por delante de su estrella, la luz proveniente de esta se filtra a través de la atmósfera del mismo permitiendo observar las huellas características de las moléculas que la forman.

Un espectro de transmisión de este tipo permitió a los astrónomos estudiar la composición de la atmósfera del planeta en la región que separa la parte iluminada por su estrella de la parte no iluminada en el planeta, conocida como el terminador. Los espectros realizados con GIANO-B permitieron identificar por primera vez de manera simultánea las seis moléculas en la atmósfera de HD 209458b gracias a las miles de líneas espectrales obtenidas.

Este descubrimiento abre nuevos horizontes para la exploración ya que, según los modelos teóricos actuales de atmósferas exoplanetarias, el hallazgo de tantas moléculas en la atmósfera de HD 209458b indicaría una química atmosférica más rica en carbono que en oxígeno. Dicha característica sugiere que el planeta se formó más allá de la línea de nieve, a unas cuantas unidades astronómicas de su estrella central, donde el gas del disco protoplanetario se espera que sea más rico en carbono.

En términos de nuestro Sistema Solar, HD 209458b se habría formado más allá de la órbita de Marte, probablemente entre las órbitas de Júpiter y Saturno. Más tarde, habría migrado hacia su estrella central a la distancia donde hoy en día lo observamos, a una décima parte de la distancia entre el Sol y Mercurio. Esto valida las teorías de que planetas del tipo Júpiter caliente se pueden haber formado a una distancia muy superior a la posición actual en la que se encuentran.
Artículo: Five carbon- and nitrogen-bearing species in a hot giant planet’s atmosphere por Paolo Giacobbe et al., publicado en Nature https://d x .doi.org/10.1038/s41586-021-03381-x.