Estudiando el clima en mundos extrasolares

De vez en cuando, algo sorprendente ocurre en la astronomía observacional que lo cambia todo. No ocurre a menudo, pero cuando lo hace pasan cosas fantásticas: cambian paradigmas enteros; se producen nuevos descubrimientos a un ritmo increible y nos damos cuenta rápidamente de todo lo que pensábamos que sabíamos y no es así.

El telescopio Hubble es un gran ejemplo de lo que hablamos. El telescopio fue una herramienta revolucionaria que permitió a la humanidad indagar más profundamente en el cosmos más que nunca antes, para ver cosas que no se sabía que existían. Las imágenes de espacio profundo del Hubble mostraron que incluso un aparentemente oscuro trozo de cielo puede albergar miles de galaxias antiguas. De él hemos aprendido mucho de nuestro universo y nuestro lugar en le mismo.

Bueno, pues ha vuelto a ocurrir de nuevo. El observatorio Kepler, es el nuevo pope. Su atrevida misión es detectar y caracterizar planetas extrasolares (exoplanetas), planetas que orbitan otras estrellas. Inmediatamente tras su lanzamiento se puso a trabajar y produjo increíbles resultados. Hasta la fecha, ha descubierto cerca de 2.300 potenciales exoplanetas, 61 de los cuales han sido confirmados.

Kepler encuentra exoplanetas mediante la observación de lo que se conoce como la curva de luminosidad de tránsito de una estrella. A medida que el planeta pasa entre la estrella y nosotros, la luminosidad de la estrella descrece ligeramente, creando un valle en la curva de luminosidad. Kepler también examina como una estrella se tambalea debido a la influencia del planeta. Combinando esta información, uno puede determinar el tamaño, masa y periodo orbital del planeta en cuestión.

Desafortunadamente, es difícil extraer más información acerca de los planetas porque están tan cerca de la estrella que no son resolubles actualmente, aunque esto no ha detenido a los astrónomos, que han usado pequeños trucos para desvelar información espacial increíblemente detallada sobre estos exoplanetas. Estamos entrando en la era de la cartografía exoplanetaria.

Esto es posible gracias a que tenemos la habilidad de medir el oscurecimiento de la luz a medida que un planeta pasa por detrás de la estrella en lo que se conoce como eclipse secundario. Cuando esto ocurre, todo lo que se puede ver es la luz de la estrella, ya que el planeta está bloqueado. Una vez que el planeta ya no lo está, uno puede obtener la luz solo de la estrella, dejando solo la luz reflejada por el planeta y si atmósfera, si es que tiene.

Ser capaz de detectar la luz de un exoplaneta es algo notable, ya que permite a los astrónomos obtener el espectro sobre una variedad de longitudes de onda que determinan la composición química y las abundancias. También puede observar como cambia el brillo del planeta a medida que se mueve alrededor de la estrella, creando un mapa de brillo del planeta, mediante técnicas de inversión.

Calentamiento de la superficie de una estrella es la fuerza motriz para el clima. Así pues, entender mapa de luminosidad naturalamente lleva a entender los patrones básicos del clima de un exoplaneta. Para hacerlo simple, los astrónomos se han concentrado en lo que se conoce como planetas jupiterianos, que son similares al tamaño de Júpiter, pero más cercanos a la estrella. Su temperatura de superficie se sitúa entre los 1.000 y 3.000 K. Se cree que tienen composición similar a la nebulosa en que se formaron, lo cual hace más fácil la observación que algunos planetas más complejos como la Tierra.

Su proximidad a la estrella produce un interesante efecto conocido como fijación de marea. Esto significa que el planeta gira de forma sincronizada con su órbita alrededor de la estrella, como la Tierra y la Luna. Una cara del planeta siempre da hacia la estrella y otra siempre se oculta a la estrella. En otras palabras, el año del planeta tiene la misma duración que el día. Esto crea un enorme gradiente de temperatura ente la cara diurna y la cara nocturna del planeta, lo cual produce fuertes corrientes de aire.

Estos vientos pueden ser inferidos por medición. Si se observa la curva de luminosidad de un planeta, se esperaría que fuese sinusoidal, siendo el punto de mayor luminosidad durante el eclipse secundario y el punto de mayor oscuridad durante el tránsito. Sin embargo, los vientos horizontales en el planeta transportan el calor de la cara diurna a la nocturna, causando que la curva se desplace, y de hecho, ese desplazamiento puede ser medido, lo que indica que hay vientos horizontales presentes.

¿Pero por qué detenerse ahí? Astrónomos, manejando el VLT, han usado la espectroscopia de absorción para medir la velocidad de esos vientos. Mediante la medición del desplazamiento en la longitud de onda de las líneas de absorción del monóxido de carbono, han sido capaces de establece la velocidad de dichos vientos en alrededor de 2 km/s, aproximadamente 100 veces más ràpidos que en la Tierra.

Via astrobites