El exoplaneta más ardiente que actúa como espejo

España.

Los datos de la misión Cheops de la Agencia Espacial Europea han revelado que un exoplaneta abrasador, que orbita alrededor de su estrella anfitriona en menos de un día, está cubierto por nubes reflectantes de metal, lo que lo convierte en el exoplaneta más brillante jamás descubierto, que actúa como un espejo de su estrella anfitriona.

Aparte de la Luna, el objeto más brillante de nuestro cielo nocturno es el planeta Venus, cuya espesa capa de nubes refleja alrededor del 75 % de la luz del Sol. En comparación, la Tierra solo refleja el 30 % de la luz solar.

Ahora, por primera vez, los astrónomos han encontrado un exoplaneta que puede igualar el brillo de Venus: el planeta LTT9779 b.

Nuevas mediciones detalladas realizadas por la misión Cheops de la Agencia Espacial Europea (ESA, por sus siglas en inglés) revelan que este planeta refleja nada menos que un 80 % de la luz que irradia sobre él su estrella anfitriona.

Las mediciones de alta precisión realizadas por Cheops fueron un seguimiento específico del descubrimiento inicial y la caracterización del planeta en 2020 por parte de la misión TESS de la NASA e instrumentos terrestres como el instrumento HARPS del Observatorio Europeo Austral (ESO) en Chile.

El exoplaneta tiene aproximadamente el tamaño de Neptuno, lo que lo convierte en el mayor ‘espejo’ del universo que conocemos en la actualidad. Su alta capacidad de reflexión se debe a que está cubierto por nubes metálicas. Estas están formadas en su mayor parte por silicato —el mismo material del que están hechas la arena y el vidrio— mezclado con metales como el titanio.

“Imaginemos un mundo en llamas, cerca de su estrella, con pesadas nubes de metales flotando en el aire, haciendo llover gotas de titanio”, ilustra James Jenkins, astrónomo de la Universidad Diego Portales y del CATA (Santiago, Chile). Jenkins es coautor del artículo científico que describe la nueva investigación, publicado hoy en la revista Astronomy & Astrophysics.

Un cielo lleno con nubes de metal

La fracción de luz que refleja un objeto se denomina ‘albedo’. La mayoría de los planetas tienen un albedo bajo, bien porque tienen una atmósfera que absorbe mucha luz, bien porque su superficie es oscura o rugosa. Las excepciones suelen ser los mundos helados o los planetas como Venus, que tienen una capa de nubes reflectantes.

El elevado albedo de LTT9779 b fue una sorpresa, ya que se estima que el lado del planeta que mira hacia su estrella tiene una temperatura de unos 2000 °C. Cualquier temperatura superior a 100 °C es demasiado alta para que se formen nubes de agua, pero la temperatura de la atmósfera de este planeta debería ser incluso demasiado caliente para nubes hechas de metal o vidrio.

“Era realmente un rompecabezas, hasta que nos dimos cuenta de que debíamos pensar en esta formación de nubes del mismo modo que en la condensación que se forma en un cuarto de baño tras una ducha caliente”, señala Vivien Parmentier, investigadora del Observatorio de la Costa Azul (Francia) y coautora del trabajo.

La científica explica: “Para empañar un cuarto de baño puedes enfriar el aire hasta que se condense el vapor de agua, o se puede dejar correr el agua caliente hasta que se formen nubes porque el aire está tan saturado de vapor que simplemente no puede contener más. Del mismo modo, el LTT9779 b puede formar nubes metálicas a pesar de estar tan caliente porque la atmósfera está sobresaturada de vapores de silicatos y metales”.

El planeta que no debería de existir

El brillo no es lo único asombroso de LTT9779 b. Su tamaño y temperatura lo convierten en un ‘Neptuno ultracaliente’, aunque no se ha encontrado ningún otro planeta de este tamaño y masa que orbite tan cerca de su estrella. Esto significa que vive en lo que se conoce como el ‘desierto caliente de Neptuno” (el símil se refiere a una nueva clase de planetas localizados en un sitio que es como un ‘desierto’ abrasador, donde estos objetos rara vez son encontrados).

El planeta tiene un radio 4,7 veces mayor que el de la Tierra, y un año en LTT9779 b solamente dura 19 horas. Todos los planetas descubiertos anteriormente que orbitan alrededor de su estrella en menos de un día son ‘Júpiter calientes’ —gigantes gaseosos con un radio al menos diez veces mayor que el de la Tierra— o planetas rocosos de menos de dos radios terrestres.

«Es un planeta que no debería existir”, asevera Parmentier. «Esperábamos que planetas como este tuvieran su atmósfera destruida por su estrella, dejando tras de sí roca desnuda”, en sus palabras.

El primer autor, Sergio Hoyer, del Laboratorio de Astrofísica de Marsella, sugiere que estas nubes metálicas podrían ayudar al planeta a sobrevivir en el caluroso ‘desierto de Neptuno’: «Las nubes reflejan la luz e impiden que el planeta se caliente demasiado y se evapore”. Además, apunta, «al ser muy metálicas, el planeta y su atmósfera pesan más y son más difíciles de arrastrar”.

Estudiar un planeta cuando está oculto

Para determinar las propiedades de LTT9779 b, la misión Cheops de caracterización de exoplanetas de la ESA lo observó cuando el planeta se movía detrás de su estrella anfitriona. Debido a que el planeta refleja la luz como si se tratase de un espejo, la estrella y el planeta juntos envían más luz hacia el telescopio espacial justo antes de que el planeta esté fuera de la vista que justo después. La diferencia en la luz visible recibida justo antes e inmediatamente después de que el planeta se oculte indica cuánta luz refleja el planeta.

Este proyecto se basó en la precisión y la cobertura permanentede Cheops. “Medir con exactitud el minúsculo cambio en la señal de la estrella que eclipsa al planeta únicamente era posible con Cheops”, señala Hoyer.

Por su parte, Maximilian Günther, también científico del proyecto, agrega: “Cheops es la primera misión espacial dedicada al seguimiento y caracterización de exoplanetas ya conocidos. A diferencia de las grandes misiones de sondeo centradas en descubrir nuevos sistemas de exoplanetas, Cheops tiene la flexibilidad suficiente para centrarse rápidamente en objetivos interesantes y puede alcanzar una cobertura y una precisión que en ocasiones no podemos conseguir de ninguna otra forma”.

Al observar el mismo exoplaneta con distintos instrumentos, se obtiene la imagen completa. En efecto, como destaca Emily Rickman, científica de operaciones científicas de la ESA, “LTT9779 b es un objetivo ideal para su seguimiento gracias a las excepcionales capacidades de los telescopios espaciales Hubble y James Webb”. La experta concluye que estos les “permitirán explorar este exoplaneta con un rango más amplio de longitudes de onda, incluyendo luz infrarroja y ultravioleta, para comprender mejor la composición de su atmósfera”.

El futuro de la investigación de exoplanetas es brillante, según consignan los investigadores en la presentación de este estudio, ya que Cheops es la primera de un trío de misiones dedicadas a exoplanetas. A ella se unirá Platón en 2026, que se centrará en planetas similares a la Tierra que orbitan a una distancia de su estrella que puede ser suficiente para la vida. Ariel se sumará a la flota en 2029 y se especializará en el estudio de las atmósferas de los exoplanetas.