El Hubble detecta la primera estratosfera de un exoplaneta

La descripción de este hallazgo, que se ha realizado observando la intensa emisión del vapor de agua de la atmósfera del exoplaneta, se publicó en el último número de la revista Nature, en un artículo liderado por la Universidad de Exeter y en el que participa el Centro español de Astrobiología, CAB (CSIC-INTA).

El exoplaneta es el WASP-121b, localizado a unos 900 años luz de la Tierra; se trata de un exoplaneta gigante gaseoso comúnmente conocido como "Júpiter caliente", aunque su masa y radio son mayores que las de Júpiter.

El exoplaneta orbita su estrella anfitriona cada 1,3 días y está situado aproximadamente a la distancia mínima a la que podría estar antes de que la gravedad de la estrella comenzara a "romperlo", informa el CAB en una nota de prensa.

Al estar tan cerca de la estrella, las capas superiores de la atmósfera llegan a alcanzar los 2.500 grados Kelvin (unos 2.230 grados centígrados), una temperatura, según el CAB, a la que el hierro no estaría en estado sólido sino gaseoso.

Diferentes longitudes de onda

Con el fin de estudiar la atmósfera del gigante gaseoso los científicos utilizaron la espectroscopia para analizar el brillo del planeta en diferentes longitudes de onda de la luz.

Se observó que las moléculas de agua que hay en la atmósfera de WASP-121b emiten radiación en forma de luz infrarroja, que el ojo humano es incapaz de detectar.

La observación de la emisión procedente del vapor de agua es "la prueba inequívoca" de la presencia de una estratosfera: eso indica que el vapor de agua está más caliente que lo que hay en capas inferiores.

Comparación entre el vapor de agua en emisión de la estratosfera del exoplaneta WASP-121b (en rojo) y el vapor de agua en absorción en la atmósfera de una estrella enana marrón (en violeta). © NASA, ESA, and G. Bacon (STSci). Imagen facilitada por el CAB.

La estratosfera es la capa que está entre la troposfera (más cerca de la superficie) y la mesosfera (más cerca del espacio), y tiene la peculiaridad de que la temperatura aumenta con la altitud (lo normal sería que disminuyese).

En la estratosfera terrestre, el ozono absorbe la radiación ultravioleta procedente del Sol, siendo el responsable del aumento de temperatura de esta capa atmosférica; en otros cuerpos del Sistema Solar, como Júpiter o la luna de Saturno Titán, el metano es el responsable del calentamiento de sus estratosferas.

En los planetas del Sistema Solar, la variación típica de temperatura dentro de la estratosfera es de menos de 100 grados. Sin embargo, en WASP-121b, la temperatura en la estratosfera se eleva más de 1.000 grados.

Para desentrañar este "misterioso aumento" de temperatura serán necesarias nuevas observaciones en otras longitudes de onda, como ultravioleta y rayos X.

Óxido de Vanadio Los posibles candidatos que se barajan para explicar este extraordinario calentamiento son el óxido de vanadio y el óxido de titanio, pues en forma gaseosa absorben fuertemente la luz de las estrellas en las longitudes de onda visibles, de manera similar a como el ozono terrestre absorbe la radiación ultravioleta solar.

Se espera que estos compuestos estén presentes en los Júpiter súper-calientes, tales como WASP-121b, cuyas atmósferas pueden alcanzar las altas temperaturas que se requieren para mantenerlos en estado gaseoso, apunta el CAB en su nota.