Uno de los exoplanetas más salvajes jamás encontrados en la Vía Láctea se ha vuelto aún más interesante.
En la atmósfera de KELT-9b, los astrónomos han detectado el terbio, un metal de tierras raras, que se arremolina en nubes de metal vaporizado, la primera vez que se encuentra este elemento extremadamente raro en un mundo distante.
El equipo también realizó nuevas detecciones de vanadio, bario, estroncio, níquel y otros elementos, lo que confirma las detecciones anteriores y sugiere que lo que sea que esté pasando con KELT-9b es realmente muy extraño.
“Hemos desarrollado un nuevo método que hace posible obtener información más detallada. Usando esto, hemos descubierto siete elementos, incluida la rara sustancia terbio, que nunca antes se había encontrado en la atmósfera de ningún exoplaneta”. dice el astrofísico Nicholas Borsato de la Universidad de Lund en Suecia.
“Encontrar terbio en la atmósfera de un exoplaneta es mu y sorprendente”.
KELT-9b se encuentra algunos 670 años luz de distancia y es verdaderamente uno de los exoplanetas más extremos que existen. Es conocido como un Júpiter caliente, un gigante gaseoso encerrado en una órbita tan cercana con su estrella anfitriona que se calienta a temperaturas abrasadoras.
Además de eso, KELT-9b orbita una estrella supergigante azul, que es una de las más calientes que existen, en una órbita extremadamente estrecha de solo 1,48 días.
Esta proximidad prácticamente está vaporizando el exoplaneta: en su lado diurno, KELT-9b se calienta a temperaturas superiores a 4.600 Kelvin (4327 grados Celsius o 7820 grados Fahrenheit). Esa es la temperatura más alta que hemos visto en un exoplaneta. Es más caliente que al menos el 80 por ciento de todas las estrellas conocidas.
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Afortunadamente para nosotros, KELT-9b orbita de tal manera que pasa entre nosotros y la estrella. Esto significa que los científicos han podido observar su atmósfera.
Cuando la luz de las estrellas atraviesa la atmósfera de KELT-9b, los átomos del gas absorben y vuelven a emitir algunas longitudes de onda de luz. La señal es pequeña, pero al apilar órbitas, los astrónomos pueden amplificar la señal para ver partes más brillantes y más oscuras en el espectro de la luz de la estrella cuando el planeta está en tránsito, en comparación con las observaciones de la estrella por sí sola.
Se necesita un poco de análisis, pero los científicos pueden observar la firma de estas partes oscuras y claras y determinar qué elementos están causando los cambios en la luz.
Con estos datos, KELT-9b se convirtió en el primer exoplaneta en cuya atmósfera se detectaron hierro y titanio vaporizados en 2018. Luego, un año después, los científicos anunciaron que también habían encontrado sodio, magnesio, cromo y metales de tierras raras, escandio e itrio.
Ahora, Borsato y sus colegas han perfeccionado las técnicas de análisis para realizar desgloses aún más detallados de los elementos que se encuentran en el espectro de KELT-9b y su estrella anfitriona. Sus resultados confirmaron detecciones previas de hidrógeno, sodio, magnesio, calcio, cromo y hierro y detectaron varios metales que no habían sido detectados en la atmósfera del exoplaneta.
Terbium, con el número atómico 65, fue la verdadera sorpresa. Aquí en la Tierra, el elemento pesado es extremadamente raro, generalmente se encuentra en pequeñas cantidades combinado con otros elementos. Hasta la fecha no hemos identificado ningún mineral natural dominante de terbio; su abundancia estimada en la corteza terrestre es de alrededor del 0,00012 por ciento.
Encontrarlo en otro mundo es interesante porque los elementos pesados como el terbio solo se pueden forjar en las circunstancias más violentas, como una explosión de supernova o una colisión entre dos estrellas de neutrones.
Esto es cierto para todos los elementos más pesados que el hierro, pero la detección de terbio en la atmósfera de un exoplaneta no se esperaba en absoluto, y podría decirnos algo sobre la historia de KELT-9b y su estrella.
Sabemos que ambos son relativamente jóvenes, en lo que respecta a estas cosas: alrededor de solo 300 millones de años. (El Sol, por contexto, tiene alrededor de 4.600 millones de años). Para contener elementos pesados como los detectados en la atmósfera de KELT-9b, deben haberse formado a partir de materiales que incluyeron eyecciones de uno de estos eventos violentos.
Dado que tales eventos ocurren al final de la vida de una estrella, la cantidad de elementos pesados en el Universo aumenta con el tiempo.
Cuanto más antigua sea una estrella o un exoplaneta, menos material de elementos pesados tendrá. Por el contrario, las estrellas más jóvenes y los exoplanetas tendrán elementos más pesados y probablemente una mayor variedad.
“Aprender más sobre los elementos más pesados nos ayuda, entre otras cosas, a determinar la edad de los exoplanetas y cómo se formaron”. borsato dice.
El trabajo del equipo también avanza en las técnicas utilizadas para analizar las atmósferas de los exoplanetas. La ciencia todavía es bastante nueva, pero está creciendo a pasos agigantados; una nueva generación de telescopios lo expandirá exponencialmente.
Esto no es solo para estudiar los valores atípicos extremos, como KELT-9b. Los científicos creen que nuestra primera detección de vida fuera del Sistema Solar será a través de la detección de material biológico en la atmósfera de un mundo alienígena.
“Detectar elementos pesados en las atmósferas de los exoplanetas ultracalientes es otro paso para aprender cómo funcionan las atmósferas de los planetas”. borsato dice. “Cuanto mejor conozcamos estos planetas, mayores posibilidades tendremos de encontrar la Tierra 2.0 en el futuro”.
La investigación ha sido aceptada para su publicación en Astronomía y Astrofísicay está disponible en arXiv.