Un eclipse convierte Júpiter en un laboratorio para el estudio de exoplanetas

Júpiter./ NASA/JPL/University of Arizona

Un estudio liderado por investigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) presenta al planeta Júpiter como un laboratorio ideal para la investigación de exoplanetas similares. En el estudio, publicado por ‘Nature’, se ha utilizado al mayor de los satélites (y el mayor del Sistema Solar), Ganímedes, como espejo para analizar la atmósfera del planeta.

Las observaciones se realizaron durante un eclipse de Ganímedes y permitieron observar Júpiter como si fuera un exoplaneta en tránsito. Su espectro de transmisión revela las huellas de una fuerte extinción de luminosidad en su espectro debido a la presencia de nubes (aerosoles) y brumas en la atmósfera de Júpiter, así como una fuerte absorción características del metano (CH4) y, lo más sorprendente para los científicos, cristales de hielo en una capa estratosférica.

Según han indicado los expertos, estos resultados son relevantes para el modelado y la interpretación de exoplanetas gigantes en tránsito, pero también abren una nueva vía para caracterizar las capas superiores de la atmósfera de Júpiter y determinar la abundancia de agua en ella, así como para establecer la tasa de impactos de cometas en Júpiter y sus consecuencias para la historia de la formación del Sistema Solar.

 

MÉTODO DE TRÁNSITO

Durante las últimas dos décadas se han descubierto más de 1.800 exoplanetas, el 65 por ciento de ellos mediante el método del tránsito, que consiste en observar fotométricamente su estrella y detectar sutiles cambios en la intensidad de su luz cuando un planeta pasa por delante de ella.

Un porcentaje pequeño de estos planetas, los que orbitan alrededor de estrellas más brillantes, permiten el estudio de sus atmósferas mediante la técnica de espectroscopía de transmisión, en la que se compara la diferencia entre la intensidad de la luz incidente y transmitida. Esta es, hoy por hoy, la técnica más exitosa para sondear la composición química de las atmósferas de exoplanetas.

Durante el paso del planeta por delante de su estrella central, parte del flujo estelar es bloqueado y sólo una diezmilésima parte atraviesa la fina atmósfera planetaria (para un planeta como Júpiter y una estrella de tipo solar), llevando consigo información acerca de sus capas atmosféricas y componentes.

“Con el fin de explorar las limitaciones de esta técnica, la hemos aplicado al estudio de la atmósfera de Júpiter. Hemos medido el espectro de trasmisión de Júpiter, observándolo como si se tratase de un exoplaneta”, ha explicado la autora principal del trabajo, Pilar Montañés.

Del mismo modo, ha explicado que este método ha consistido en tomar espectros de alta resolución de Ganímedes (tercer satélite de Júpiter) durante su paso a través de la sombra planetaria. “En el cociente de los espectros tomados antes y durante el eclipse, la señal solar, la telúrica y la de Ganímedes (que se encuentra en órbita sincrónica alrededor del planeta) son eliminadas”, ha apuntado.

 

LAS MAYORES ABSORCIONES DE METANO

Este estudio muestra que las mayores absorciones corresponden al metano, como era de esperar en Júpiter. Sin embargo, es relevante la observación de la extinción causada por nubes y partículas de aerosoles.

“Nuestros resultados apoyan resultados anteriores en los que la espectroscopía de transmisión apuntaba a la detección de nubes y aerosoles en Júpiteres calientes. A medida que avanza el eclipse, nuestra técnica nos permite sondear más profundamente en la atmósfera del planeta”, ha declarado otro de los autores, Enric Pallé.

Sin embargo, la señal más interesante que se ha detectado, entre 1,5 y 2,0 micras, se debe probablemente a nubes estratosféricas de cristales de hielos de agua.

“Estos modelos han permitido determinar que la columna de hielo de agua contiene 1.013 partículas/cm2, una cantidad de agua mucho mayor que la medida anteriormente en estado gaseoso. También hemos detectado líneas atómicas de yoduro sódico (NaI) en la atmósfera de Júpiter debido a la deposición de sodio de origen cometario o al flujo continuado de sodio procedente de la luna”, ha indicado el científico Manuel López.

“Es la primera vez que se realizan este tipo de observaciones en Júpiter desde tierra y cubriendo este amplio rango espectral”, ha subrayado.