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Un exoplaneta en el que llueve hierro

Imagina un planeta supercaliente donde su cara diurna supera los 2.400 °C, una temperatura suficiente como para vaporizar el hierro. Este puede ser llevado por el viento hasta el lado oscuro, donde nunca llega la luz de su estrella, una zona más fría donde condensan y precipitan las gotas del metal. Este mundo tan extraño existe: se llama WASP-76b y se localiza a unos 390 años luz de distancia, en la constelación de Piscis.

Ilustración del borde del exoplaneta WASP-76b donde se pasa del día a la noche y comienzan a caer gotas de hierro. / ESO/M. Kornmesser

Gracias al Very Large Telescope (VLT) situado en Chile, un equipo internacional de investigadores ha observado un planeta extremo donde se sospecha que llueve hierro. El descubrimiento, en el que participan científicos españoles, se publica esta semana en la revista Nature.

El exoplaneta gigante se llama WASP-76b, se encuentra a unos 390 años luz de distancia, en la constelación de Piscis, y es ultracaliente, con una cara diurna donde se superan los 2.400 grados Celsius. Esta temperatura es lo suficientemente alta como para vaporizar metales y dejarlos en forma de gas. En concreto, el hierro, que es arrastrado por los fuertes vientos hasta el lado nocturno, más frío, donde se condensa en forma de gotas de hierro.

El hierro se evapora a más de 2.400 °C en la cara diurna del planeta, es arrastrado por los vientos y cae en forma de gotas en el lado nocturno más frío 

“Se podría decir que este planeta se vuelve lluvioso por la noche, excepto por el hecho de que llueve hierro”, afirma David Ehrenreich, profesor de la Universidad de Ginebra (Suiza) que ha dirigido el estudio.

El extraño fenómeno tiene lugar porque este mundo sólo muestra una cara, su lado de día, hacia su estrella madre. Su otra cara, la nocturna, más fresca, permanece en oscuridad perpetua. Al igual que la Luna en su órbita alrededor de la Tierra, WASP-76b tiene lo que se llama un acoplamiento de marea, por lo que tarda lo mismo en girar alrededor de su eje que en dar la vuelta a la estrella.

Fuertes vientos con vapor de hierro

En su cara diurna recibe miles de veces más radiación de su estrella que la Tierra del Sol. Hace tanto calor que las moléculas se separan en átomos, y metales como el hierro se evaporan a la atmósfera. La extrema diferencia de temperatura (casi mil grados) entre los dos lados es la que da lugar a los potentes vientos que, a su vez, llevan el vapor de hierro de la zona ultracaliente diurna a la nocturna, donde las temperaturas disminuyen a unos 1.500 °C.

Según el estudio, WASP-76b no solo tiene diferentes temperaturas en las zonas de día y noche, sino que también tiene una química distinta en ambas caras.

"Cantando bajo la lluvia de hierro". Ilustración de cómic del novelista gráfico suizo Frederik Peeters

Utilizando el nuevo instrumento ESPRESSO, instalado en el VLT que tiene el Observatorio Europeo Austral (ESO) en el desierto chileno de Atacama, los astrónomos identificaron por primera vez variaciones químicas en un planeta gigante gaseoso ultracaliente.

En concreto, se ha detectado una fuerte firma de vapor de hierro en la zona que separa el lado diurno del planeta de su lado nocturno, es decir, en la región del atardecer. “Sorprendentemente no vemos el vapor de hierro en el amanecer", comenta Ehrenreich, "y la única explicación posible a este fenómeno es que llueve hierro en la cara oscura de este exoplaneta de condiciones extremas".

Participación española

“Las observaciones muestran que el vapor de hierro es abundante en la atmósfera de la cara diurna y caliente de WASP-76b”, apunta María Rosa Zapatero Osorio, astrofísica del Centro de Astrobiología (CAB, centro mixto CSIC-INTA) que dirige el equipo científico ESPRESSO.

“Una parte de ese hierro es inyectada hacia la cara oscura del planeta debido a su rotación y los vientos atmosféricos –añade la investigadora–, y allí se topa con un ambiente enormemente más fresco, se condensa y precipita”.

Por primera vez se han identificado variaciones químicas en un planeta gigante gaseoso ultracaliente

Este resultado lo obtuvo en septiembre de 2018 el equipo de Portugal, Italia, Suiza, España y ESO que construyó ESPRESSO, llamado así por las siglas en inglés de 'espectógrafo Echelle para exoplanetas rocosos y observaciones espectroscópicas estables'.

En principio este instrumento fue diseñado para cazar planetas similares a la Tierra alrededor de estrellas parecidas al Sol. Sin embargo, ha demostrado servir también para estudiar atmósferas de exoplanetas. "Lo que tenemos ahora es una forma completamente nueva de rastrear el clima de los exoplanetas más extremos”, concluye Ehrenreich.

Referencia:

David Ehrenreich et al. "Nightside condensation of iron in an ultrahot giant exoplanet". Nature, marzo de 2020.

Fuente:
CAB (CSIC-INTA) ESO
Derechos: Creative Commons.
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