Vientos que llevan hierro y titanio: el curioso clima de un planeta más allá del sistema solar

Astrónomos observaron la atmósfera de un planeta situado más allá del Sistema Solar y cartografiaron su estructura tridimensional por primera vez. 

Combinando las cuatro unidades de telescopio del Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Europeo Austral (ESO), descubrieron poderosos vientos que transportan elementos químicos como el hierro y el titanio, creando intrincados patrones climáticos en la atmósfera del planeta. 

El descubrimiento abre la puerta a estudios detallados de la composición química y el clima de otros mundos alienígenas.

"La atmósfera de este planeta se comporta de un modo que desafía nuestra comprensión de cómo funciona el clima, no sólo en la Tierra, sino en todos los planetas. Parece algo sacado de la ciencia ficción", afirma Julia Victoria Seidel, investigadora del Observatorio Europeo Austral (ESO) en Chile y autora principal del estudio, publicado en Nature.

El planeta, WASP-121b (también conocido como Tylos), se encuentra a unos 900 años luz de distancia, en la constelación de Puppis. Es un Júpiter ultracaliente, un gigante gaseoso que orbita tan cerca de su estrella anfitriona que un año allí sólo dura unas 30 horas terrestres. Además, un lado del planeta es abrasador, ya que siempre está orientado hacia la estrella, mientras que el otro es mucho más frío.

El equipo ha sondeado ahora las profundidades de la atmósfera de Tylos y ha revelado la presencia de vientos distintos en capas separadas, formando un mapa de la estructura tridimensional de la atmósfera. Es la primera vez que los astrónomos pueden estudiar la atmósfera de un planeta fuera de nuestro Sistema Solar con tanta profundidad y detalle.

"Lo que descubrimos fue sorprendente: una corriente en chorro hace girar el material alrededor del ecuador del planeta, mientras que un flujo separado a niveles más bajos de la atmósfera mueve el gas del lado caliente al lado más frío. Este tipo de clima nunca se había visto antes en ningún planeta", afirma Seidel, que también es investigador del Laboratorio Lagrange, perteneciente al Observatorio de la Costa Azul, en Francia.

La corriente en chorro observada se extiende por la mitad del planeta, ganando velocidad y agitando violentamente la atmósfera en lo alto del cielo a medida que cruza el lado caliente de Tylos. "Incluso los huracanes más fuertes del Sistema Solar parecen tranquilos en comparación", añade.

Para descubrir la estructura tridimensional de la atmósfera del exoplaneta, el equipo utilizó el instrumento ESPRESSO del VLT de ESO para combinar la luz de sus cuatro grandes telescopios en una única señal. 

Este modo combinado del VLT recoge cuatro veces más luz que una unidad de telescopio individual, revelando detalles más tenues. 

Al observar el planeta durante un tránsito completo por delante de su estrella anfitriona, ESPRESSO pudo detectar firmas de múltiples elementos químicos, sondeando así diferentes capas de la atmósfera.

"El VLT nos permitió sondear tres capas distintas de la atmósfera del exoplaneta de un solo golpe", afirma Leonardo A. dos Santos, coautor del estudio y astrónomo adjunto del Space Telescope Science Institute de Baltimore (Estados Unidos). 

El equipo siguió los movimientos del hierro, el sodio y el hidrógeno, lo que les permitió rastrear los vientos en las capas profunda, media y superficial de la atmósfera del planeta, respectivamente. "Es el tipo de observación que resulta muy difícil de realizar con telescopios espaciales, lo que subraya la importancia de las observaciones terrestres de los exoplanetas", añade.

Curiosamente, las observaciones también revelaron la presencia de titanio justo debajo de la corriente en chorro, como se destaca en un estudio complementario publicado en Astronomy and Astrophysics. Esta fue otra sorpresa, ya que observaciones anteriores del planeta habían mostrado la ausencia de este elemento, posiblemente porque está oculto en las profundidades de la atmósfera.

"Es realmente alucinante que podamos estudiar detalles como la composición química y los patrones climáticos de un planeta a una distancia tan vasta", afirma Bibiana Prinoth, estudiante de doctorado de la Universidad de Lund (Suecia) y ESO, que dirigió el estudio complementario y es coautora del artículo de Nature.

Sin embargo, para descubrir la atmósfera de planetas más pequeños, similares a la Tierra, se necesitarán telescopios más grandes. 

Entre ellos se encuentra el Telescopio Extremadamente Grande (ELT) de ESO, actualmente en construcción en el desierto chileno de Atacama, y su instrumento ANDES. "El ELT cambiará las reglas del juego en el estudio de las atmósferas de los exoplanetas", afirma Prinoth. "Esta experiencia me hace sentir que estamos a punto de descubrir cosas increíbles con las que ahora sólo podemos soñar".

REDACCIÓN CIENCIA*

Con información del ESO