Observan un exoplaneta donde llueve hierro.

WASP-76b.

Representación artística del lado nocturno de WASP-76b. Esta ilustración muestra una vista nocturna del exoplaneta WASP-76b. El exoplaneta gigante ultracaliente tiene un lado diurno donde las temperaturas suben por encima de los 2.400 grados Celsius, lo suficientemente altas como para vaporizar metales. Los fuertes vientos llevan el vapor de hierro al lado nocturno, más frío, donde se condensa en gotas de hierro. A la izquierda de la imagen, vemos el borde nocturno del exoplaneta, donde pasa de día a noche. Crédito: ESO/M. Kornmesser.

La revista Nature publica hoy un sorprendente estudio sobre el planeta gigante y ultracaliente WASP-76b y en el que participan investigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC). Situado a 390 años luz en la constelación de Pisces, este exoplaneta tiene días con temperaturas superiores a los 2.400 grados centígrados, lo suficientemente altas como para evaporar metales. Sus noches, con fuertes vientos, enfrían el vapor férreo haciendo que se condense en gotas de hierro. Se trata del primer resultado del espectrógrafo de alta resolución ESPRESSO, instrumento co-dirigido por el IAC e instalado en el Very Large Telescope (VLT), de ESO, en Chile.

Con ESPRESSO (Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanets and Stable Spectroscopic Observations), los astrofísicos han identificado variaciones químicas entre el día y la noche del planeta: detectaron una huella de vapor de hierro justo donde el planeta transita de su parte diurna a la nocturna. Es la primera vez que se detectan variaciones químicas en un planeta gigante ultracaliente. “No obstante, sorprendentemente, no vemos ese vapor de hierro en el amanecer. La única explicación posible a este fenómeno es que llueve hierro en la cara oscura de este exoplaneta de condiciones extremas”, señala David Ehrenreich, investigador de la Universidad de Ginebra y primer autor del artículo.

“Las observaciones -informa María Rosa Zapatero Osorio, investigadora del Centro de Astrobiología del CSIC y coordinadora del equipo científico de ESPRESSO- muestran un contenido enorme de hierro en la atmósfera del caluroso día del planeta gigante WASP-76b. Una parte de ese hierro es transportada hacia la cara oscura del planeta debido a su rotación y los vientos atmosféricos. Allí, en el ambiente más fresco de la cara oscura del planeta, el hierro se condensa y precipita”.

“Al igual que la Luna alrededor de la Tierra, este planeta da siempre la misma cara a la estrella en su vuelta alrededor de ella, lo que ocasiona esa diferencia extrema de temperatura entre el día y la noche del planeta”, explica Jonay I. González Hernández, investigador Ramón y Cajal del IAC y miembro del equipo científico de ESPRESSO. WASP-76b recibe miles de veces más radiación de su estrella madre que la que llega a la Tierra desde el Sol. Su cara diurna está tan caliente que las moléculas se separan en átomos, y metales como el hierro se evaporan en la atmósfera. La diferencia de más de 1.000 grados entre noche y día tiene como resultado fuertes vientos que llevan el vapor de hierro a la zona más fría del exoplaneta.

"Los planetas gigantes ultracalientes son el mejor laboratorio que tenemos para estudiar climas extremos en exoplanetas. Si observamos los exoplanetas durante su tránsito por el disco de su estrella, podemos estudiar la parte de la atmósfera por la que pasan los rayos de luz.  Con ESPRESSO, se han podido detectar variaciones químicas a partir del análisis de esa pequeña parte de atmósfera que podemos observar”, añade Núria Casasayas Barris, investigadora del IAC y doctorando de la Universidad de La Laguna (ULL).

Un instrumento frontera.

ESPRESSO en la sala limpia de ESO. La enorme rejilla de difracción en el corazón del espectrógrafo ultrapreciso ESPRESSO, la próxima generación en tecnología de detección de exoplanetas, se representa en la sala limpia de la sede de ESO en Garching bei München, Alemania. Crédito: ESO / M. Zamani

Los resultados sobre WASP-76b se han obtenido de las primeras observaciones hechas con ESPRESSO en septiembre de 2018 por el Consorcio que construyó el instrumento en Chile: Portugal, Italia, Suiza, España y el European Southern Observatory (ESO). ESPRESSO se diseñó en un principio para “cazar” planetas similares a la Tierra en órbita alrededor de estrellas como el Sol, pero ha resultado ser un instrumento mucho más versátil. “La gran estabilidad del instrumento ESPRESSO, sin precedentes en el mundo, unido al potencial de los telescopios VLT, convierten a ESPRESSO en una herramienta fundamental para la búsqueda de Tierras y para el estudio de atmósferas de exoplanetas en general”, subraya Rafael Rebolo, director del IAC, premio nacional de investigación científica y uno de los co-directores del instrumento ESPRESSO. Este instrumento medirá con alta precisión las velocidades radiales de planetas rocosos y la posible variación temporal de las constantes de la Física, además de analizar la composición química de estrellas en gran detalle. “El trabajo también demuestra que contamos con una nueva manera de rastrear el clima de los exoplanetas más extremos”, concluye Ehrenreich.

Por parte del IAC y además de Rafael Rebolo, Jonay I. González Hernández y Núria Casasayas Barris, han participado los astrofísicos Carlos Allende Prieto, Ricardo Génova Santos, Alejandro Suárez Mascareño y Enric Pallé.

Artículo: Ehrenreich, D. et al. “Nightside condensation of iron in an ultrahot giant exoplanet”, Nature, March 11, 2020, DOI: 10.1038/s41586-020-2107-1

Contactos en el IAC:

Rafael Rebolo, Jonay I. González Hernández, Núria Casasayas Barris, Carlos Allende Prieto, Ricardo Génova Santos, Alejandro Suárez Mascareño y Enric Pallé.

Teléfono: 922 605 200.

Artículo en ESO, enlace publicación.

• Publicado en el IAC el 11 de marzo del 2020, enlace publicación.