Wasp-19b, Un mundo infernal con cielos de titanio.

El VLT de ESO hace la primera detección de óxido de titanio en un exoplaneta.

Ilustración del exoplaneta Wasp-19b.

Utilizando el Very Large Telescope de ESO, un equipo de astrónomos ha detectado, por primera vez, óxido de titanio en la atmósfera de un exoplaneta. Este descubrimiento alrededor del planeta WASP-19b, de tipo júpiter caliente, ha sido posible gracias a las capacidades del instrumento FORS2 y ha proporcionado información sobre la composición química y la estructura de temperatura y presión de la atmósfera de este mundo insólito y muy caliente. Los resultados aparecen hoy en la revista Nature, artículo científico en Nature.

Un equipo de astrónomos, dirigido por Elyar Sedaghati (un miembro de ESO recién graduado en la Universidad Técnica de Berlín), ha examinado, con un nivel de detalle sin precedentes, la atmósfera del exoplaneta WASP-19b. Este extraordinario planeta tiene aproximadamente la misma masa que Júpiter, pero está tan cerca de su estrella que completa una órbita en sólo 19 horas y se estima que su atmósfera tiene una temperatura de unos 2.000 grados centígrados, WASP-19 es un estrella ubicada en la constelación de la Vela.

Cuando WASP-19b pasa por delante de su estrella, parte de la luz de la estrella pasa a través de la atmósfera del planeta y deja huellas sutiles en la luz que finalmente llega a la Tierra. Utilizando el instrumento FORS2 del Very Large Telescope, el equipo fue capaz de analizar esta luz y deducir que la atmósfera contenía pequeñas cantidades de óxido de titanio, agua y trazas de sodio, junto con una nube global de fuerte dispersión.

Esta imagen nos muestra el instrumento FORS2 en primer plano en Kueyen y el FORS1 al fondo en ANTU, aunque los dos instrumentos se parecen cada uno posee funciones específicas.

“Detectar estas moléculas, sin embargo, no es tarea sencilla”, explica Elyar Sedaghati, que pasó 2 años como estudiante de ESO para trabajar en este proyecto. “No sólo necesitamos datos de una calidad excepcional, sino que también es necesario realizar un análisis sofisticado. Para llegar a estas conclusiones, utilizamos un algoritmo que explora muchos millones de espectros que abarcan una amplia gama de composiciones químicas, temperaturas y propiedades de la nube”.

En la Tierra es raro ver óxido de titanio. Se sabe que existen en las atmósferas de estrellas frías. En las atmósferas de planetas calientes como WASP-19b actúa como un absorbente del calor. Si está presente en cantidades lo suficientemente grandes, estas moléculas evitan que el calor entre o salga a través de la atmósfera, provocando una inversión térmica, es decir, la temperatura es más alta en la atmósfera superior y más baja en zonas inferiores, lo contrario de lo habitual. El ozono desempeña un papel similar en la atmósfera de la Tierra, donde provoca inversión en la estratosfera.

“La presencia de óxido de titanio en la atmósfera de WASP-19b puede tener efectos importantes en la estructura de la temperatura y la circulación atmosféricas”, explica Ryan MacDonald, otro miembro del equipo y astrónomo en la Universidad de Cambridge, Reino Unido. “Poder examinar exoplanetas con este nivel de detalle es muy emocionante y prometedor”, añade Nikku Madhusudhan, de la Universidad de Cambridge, quien supervisó la interpretación teórica de las observaciones.

Esta imagen aérea muestra el conjunto del VLT, Very Large Telescope, situado en Cerro Paranal Chile a 2.600 metros de altura. Claramente se pueden observar las cuatro estructuras mayores que son los recintos de las cuatro unidades de Telescopios del VLT, en el centro encontramos el laboratorio del interferómetro del VLT (VLTI). Las unidades de los telescopios se numeran de izquierda a derecha de la siguiente manera, UT1 (Antu), UT2 (Kueyen), UT3 (Melipal) y UT4 (Yepun). Tan solo se puede observar dos de los cuatro ATs (Telescopios Auxiliares), en el extremo superior derecha se puede ver la estructura del VLT Survey Telescope (VST).

Los astrónomos recopilaron observaciones de WASP-19b durante un período de más de un año. Midiendo las variaciones relativas en el radio del planeta en diferentes longitudes de onda de la luz que pasa a través de la atmósfera del exoplaneta, y comparando las observaciones con modelos atmosféricos, pudieron extrapolar diferentes propiedades, tales como el contenido químico de la atmósfera del exoplaneta.

Esta nueva información sobre la presencia de óxidos metálicos como el óxido de titanio y otras sustancias permitirá modelar mejor las atmósferas de los exoplanetas. Mirando hacia el futuro, una vez que los astrónomos puedan observar las atmósferas de planetas posiblemente habitables, los modelos mejorados les darán una idea más completa de cómo interpretar esas observaciones.

“Este importante descubrimiento es el resultado de una remodelación del instrumento FORS2 hecha exactamente con este propósito”, agrega el miembro del equipo Henri Boffin, de ESO, que dirigió el proyecto de remodelación. “Desde entonces, FORS2 se ha convertido en el mejor instrumento para llevar a cabo este tipo de estudio desde tierra”.

Información adicional

Este trabajo de investigación se ha presentado en el artículo científico titulado “Detection of titanium oxide in the atmosphere of a hot Jupiter”, por Elyar Sedaghati et. al. que aparece en la revista Nature.

El equipo está formado por Elyar Sedaghati (ESO; Centro Aeroespacial Alemán (DLR); Universidad Técnica de Berlín, Alemania); Henri M.J. Boffin (ESO); Ryan J. MacDonald (Universidad de Cambridge, Reino Unido); Siddharth Gandhi (Universidad de Cambridge, Reino Unido); Nikku Madhusudhan (Universidad de Cambridge, Reino Unido); Neale P. Gibson (Universidad Queen de Belfast, Reino Unido); Mahmoudreza Oshagh (Universidad de Gotinga Georgia Augusta, Alemania); Antonio Claret (Instituto de Astrofísica de Andalucía - CSIC, España) y Heike Rauer (Centro Aeroespacial Alemán (DLR) y Universidad Técnica de Berlín, Alemania).

ESO desde 1.962.

ESO es la principal organización astronómica intergubernamental de Europa y el observatorio astronómico más productivo del mundo. Cuenta con el respaldo de dieciséis países: Alemania, Austria, Bélgica, Brasil, Dinamarca, España, Finlandia, Francia, Italia, Países Bajos, Polonia, Portugal, el Reino Unido, República Checa, Suecia y Suiza, junto con el país anfitrión, Chile. ESO desarrolla un ambicioso programa centrado en el diseño, construcción y operación de poderosas instalaciones de observación terrestres que permiten a los astrónomos hacer importantes descubrimientos científicos. ESO también desarrolla un importante papel al promover y organizar la cooperación en investigación astronómica. ESO opera en Chile tres instalaciones de observación únicas en el mundo: La Silla, Paranal y Chajnantor. En Paranal, ESO opera el Very Large Telescope, el observatorio óptico más avanzado del mundo, y dos telescopios de rastreo. VISTA (siglas en inglés de Telescopio de Rastreo Óptico e Infrarrojo para Astronomía) trabaja en el infrarrojo y es el telescopio de rastreo más grande del mundo, y el VST (VLT Survey Telescope, Telescopio de Rastreo del VLT) es el telescopio más grande diseñado exclusivamente para rastrear el cielo en luz visible. ESO es el socio europeo de un revolucionario telescopio, ALMA, actualmente el mayor proyecto astronómico en funcionamiento del mundo. Además, cerca de Paranal, en Cerro Armazones, ESO está construyendo el ELT (Extremely Large Telescope), el telescopio óptico y de infrarrojo cercano de 39 metros que llegará a ser “el ojo más grande del mundo para mirar el cielo”.

Publicado en ESO el 13 de septiembre del 2.017.