Cazar moléculas para encontrar nuevos planetas

Astrónomos proponen detectar moléculas presentes en la atmósfera de exoplanetas para hacerlos visibles, siempre que estas mismas moléculas estén ausentes de su estrella.

Es imposible obtener imágenes directas de exoplanetas, ya que están enmascarados por la alta intensidad luminosa de sus estrellas.

Para superar este problema, astrónomos liderados por la Universidad de Ginebra han desarrollado un dispositivo que es sensible a las moléculas seleccionadas, lo que hace que la estrella sea invisible y permite a los astrónomos observar el planeta. Los resultados aparecen en la revista Astronomy & Astrophysics.

Hasta ahora, solo unos pocos planetas ubicados muy lejos de sus estrellas anfitrionas se podían distinguir en una imagen, en particular gracias al instrumento SPHERE instalado en el Very Large Telescope VLT en Chile, e instrumentos similares en otros lugares. Jens Hoeijmakers, investigador del Departamento de Astronomía del Observatorio de la Facultad de Ciencias de la UNIGE y miembro de NCCR PlanetS, se preguntó si sería posible rastrear la composición molecular de los planetas.

"Al centrarnos en las moléculas presentes solo en el exoplaneta estudiado que están ausentes de su estrella anfitriona, nuestra técnica efectivamente" borrará "la estrella, dejando solo el exoplaneta", explica.

Para probar esta nueva técnica, Hoeijmakers y un equipo internacional de astrónomos utilizaron imágenes de archivo tomadas por el instrumento SINFONI de la estrella beta pictoris, que se sabe que está orbitado por un planeta gigante, beta pictoris b. Cada píxel en estas imágenes contiene el espectro de luz recibido por ese píxel. Los astrónomos luego compararon el espectro contenido en el píxel con un espectro correspondiente a una molécula determinada, por ejemplo, vapor de agua, para ver si existe una correlación. Si hay una correlación, significa que la molécula está presente en la atmósfera del planeta.

Al aplicar esta técnica a beta pictoris b, el planeta se hizo perfectamente visible cuando se buscaba agua (H2O) o monóxido de carbono (CO). Sin embargo, al buscar metano (CH4) y amoníaco (NH3), el planeta permanece invisible, lo que sugiere la ausencia de estas moléculas en la atmósfera de beta pictoris b.

La estrella anfitriona beta pictoris permanece invisible en las cuatro situaciones. La estrella es extremadamente caliente, y a esta temperatura alta, estas cuatro moléculas se destruyen.

"Esta es la razón por la cual esta técnica nos permite no solo detectar elementos en la superficie del planeta, sino también detectar la temperatura que allí reina", explica el astrónomo. El hecho de que los investigadores no puedan encontrar beta pictoris b utilizando los espectros de metano y amoníaco es consecuente con una temperatura estimada en 1700 grados para el planeta, que es demasiado alta para que existan estas moléculas.

"Esta técnica está en su infancia", dice Hoeijmakers. "Debería cambiar la forma en que se caracterizan los planetas y sus atmósferas. Estamos muy emocionados de ver qué ofrecerá en futuros espectrógrafos como ERIS en el Telescopio Muy Grande en Chile o HARMONI en el Telescopio Extremadamente Grande que será inaugurado en 2025, también en Chile", dice.