Hallaron un exoplaneta lejano en el que llueve hierro y se crea un efecto de arcoíris

Investigadores observaron un fenómeno atmosférico conocido como "gloria" en el lejano exoplaneta WASP-76b. Este descubrimiento marca la primera vez que tal evento se detecta fuera de nuestro Sistema Solar, con precedentes únicos en la Tierra y Venus.

Los astrónomos detectaron indicios de algo llamado "gloria" en la atmósfera del exoplaneta ultracaliente Júpiter. El efecto gloria, insinuado en datos de la misión de búsqueda de exoplanetas de la Agencia Espacial Europea, Caracterización de Satélites de Exoplanetas (CHEOPS), es una disposición en forma de arco iris de anillos de luz coloridos y concéntricos que ocurren solo bajo condiciones peculiares, según publicó el la revista especializada.

Este efecto se ve a menudo sobre nuestro propio planeta, así como en la atmósfera de nuestro violento vecino Venus, pero esta es la primera vez que los científicos lo ven sucediendo fuera de nuestro vecindario cósmico; WASP-76b se encuentra a 637 años luz de nosotros.

Si se confirma que el efecto ocurre sobre WASP-76b, podría revelar mucho sobre este extraño y extremo exoplaneta, un mundo diferente a todo lo visto en nuestro dominio estelar. "Hay una razón por la que nunca antes se había visto gloria fuera de nuestro Sistema Solar: requiere condiciones muy peculiares", dijo en un comunicado Olivier Demangeon, líder del equipo y astrónomo del Instituto de Astrofísica y Ciencias Espaciales de Portugal.

"En primer lugar, se necesitan partículas atmosféricas que sean casi perfectamente esféricas, completamente uniformes y lo suficientemente estables como para ser observadas durante mucho tiempo. La estrella cercana al planeta necesita brillar directamente hacia él, con el observador - aquí CHEOPS - justo en el orientación correcta<2, agregó.

WASP-76b es más que lluvia de hierro fundido

Descubierto en 2013, WASP-76b se encuentra a solo 30 millones de millas de su estrella amarilla madre, que tiene alrededor de 1,5 veces la masa y 1,75 veces el ancho del sol. Esta distancia es sólo una duodécima parte de la distancia entre el Sol y Mercurio, que es el planeta más cercano a nuestra estrella.

Como resultado, el planeta, que tiene aproximadamente 1,8 veces el tamaño de Júpiter a pesar de poseer sólo el 92% de la masa del gigante gaseoso, gira alrededor de su estrella en sólo 1,8 días terrestres. Esta proximidad también hace que un lado de WASP-76b, el "lado diurno", quede bloqueado por mareas para mirar hacia su estrella, WASP-76. El otro lado del planeta, el "lado nocturno", mira perpetuamente hacia el espacio.

A medida que el lado diurno de WASP-76b es bombardeado por la radiación de su estrella anfitriona, las temperaturas se elevan a más de 4.350 grados Fahrenheit (2.400 grados Celsius). Eso es lo suficientemente caliente como para vaporizar el hierro. Los vientos fuertes y rápidos en WASP-76b transportan este vapor de hierro al lado nocturno más frío del planeta, donde se condensa en gotas y cae como lluvia de hierro.

El indicio del efecto de gloria sobre este abrasador exoplaneta es un logro notable para CHEOPS, que se lanzó en diciembre de 2019. Ejemplifica la capacidad de la misión para detectar fenómenos sutiles y nunca antes vistos en mundos lejanos. 

CHEOPS observó WASP-76b casi dos docenas de veces en el transcurso de tres años mientras los científicos intentaban comprender una extraña asimetría de luz que se encuentra en las extremidades exteriores del planeta, vista cuando cruza o "tránsita" la cara de su estrella madre. 

Estas observaciones revelaron un aumento en la luz proveniente de la "línea terminadora" oriental de WASP-76b, la división donde el lado nocturno del exoplaneta se convierte en su lado diurno. El equipo concluyó que este cambio brusco en la emisión de luz es causado por una reflexión fuerte, localizada y direccionalmente dependiente. Lo llaman efecto gloria. "Lo que es importante tener en cuenta es la increíble escala de lo que estamos presenciando", dijo en el comunicado Matthew Standing, investigador de la ESA que estudia exoplanetas. "WASP-76b está a varios cientos de años luz de distancia: un planeta gigante gaseoso intensamente caliente donde probablemente llueve hierro fundido. A pesar del caos, parece que hemos detectado signos potenciales de una gloria. Es una señal increíblemente débil".

¿Qué significa la gloria para WASP-76b?

El efecto gloria puede tener una apariencia de arco iris y un patrón de rayas de colores, pero en realidad es bastante distinto de un arco iris literal. Los arcoíris se crean cuando la luz del sol pasa de un medio con una densidad a otro medio con diferente densidad, generalmente del aire al agua. Esto hace que la trayectoria de la luz se doble o se "refracte" y diferentes longitudes de onda se refractan en diferentes grados. Así, la luz blanca del sol se divide en sus colores consistentes, dando lugar al familiar arco ordenado y colorido de un arco iris. 

Por otro lado, el efecto gloria ocurre cuando la luz pasa a través de un espacio estrecho. En la Tierra, este espacio podría ser, por ejemplo, el espacio entre las gotas de agua en las nubes. Esto provoca una forma diferente de refracción, llamada "difracción", que ocurre cuando la luz pasa por un obstáculo o atraviesa una abertura. 

A medida que las ondas de luz se dividen y luego se reúnen, donde los picos se encuentran con los valles, se produce una interferencia destructiva. Pero cuando un pico se encuentra con otro pico, hay interferencia constructiva. Esto da como resultado bandas oscuras y claras, respectivamente, y anillos concéntricos de color.

Entonces, ¿qué significa la gloria para WASP-76b?

La presencia de este fenómeno en la atmósfera del ultracaliente Júpiter indica la presencia de nubes compuestas por gotas de agua perfectamente esféricas que han durado al menos tres años o nubes que se reponen constantemente.

Si las nubes son persistentes, esto indica que la temperatura de la atmósfera de WASP-76b, aunque intimidante, debe ser estable en el tiempo. Se trata de una visión fascinante que insinúa la estabilidad en torno a lo que durante mucho tiempo se había considerado un mundo infinitamente turbulento.

Los resultados también indican que los expertos en exoplanetas podrían investigar mundos distantes en busca de fenómenos de luz similares, incluida la luz de las estrellas que se refleja en lagos y océanos líquidos. Esto es algo que podría ser vital en la búsqueda continua de vida por parte de la humanidad más allá del sistema solar. "Se necesitan más pruebas para decir de manera concluyente que esta intrigante 'luz extra' es una gloria poco común". afirmó Theresa Lüftinger, científica del proyecto de la próxima misión Ariel de la ESA.

"Las observaciones de seguimiento realizadas por el instrumento NIRSPEC a bordo de. telescopio espacial James Webb podrían hacer el trabajo. O la próxima misión Ariel de la ESA podría demostrar su presencia. Incluso podríamos encontrar colores más gloriosamente reveladores brillando en otros exoplanetas", agregó.