Una gloria, detectada por primera vez en un mundo más allá del sistema solar

Cheops, el satélite de la Agencia Espacial Europea (ESA) dedicado a la búsqueda de exoplanetas (planetas más allá de nuestro sistema solar), ha descubierto, por primera vez, señales de una gloria, un fenómeno similar al arcoíris que forma coloridos anillos concéntricos, en un mundo a 637 años luz de distancia. Los datos sugieren que la gloria irradia directamente a la Tierra desde la atmósfera infernal del gigante gaseoso ultracaliente WASP-76b.

Las glorias, como los arcoíris, se observan a menudo en la Tierra, especialmente desde los aviones o por escaladores en las cimas de las montañas, pero solo se ha encontrado una en otro planeta, Venus. El orbitador Venus Express, también de la ESA, la detecto en 2011 a 70 kilómetros por encima de la superficie del planeta. Medía unos 1.200 kilómetros de ancho.

Los datos de Cheops y de otros telescopios de la NASA y la ESA como TESS , Hubble y Spitzer sugieren que entre el calor y la luz insoportables de la cara iluminada por el sol del exoplaneta WASP-76b y la noche interminable de su lado oscuro, puede estar la primera gloria extrasolar. «Hay una razón por la que nunca antes se había visto una gloria fuera de nuestro Sistema Solar: requiere condiciones muy peculiares», explica Olivier Demangeon, astrónomo del Instituto de Astrofísica y Ciencias Espaciales de Portugal y autor principal del estudio que publica la revista 'Astronomy & Astrophysics'.

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«En primer lugar, se necesitan partículas atmosféricas que sean casi perfectamente esféricas, completamente uniformes y lo suficientemente estables como para poder observarlas durante mucho tiempo. La estrella cercana al planeta necesita brillar directamente hacia él, con el observador –en este caso Cheops– en la orientación correcta», añade.

Si se confirma, esta primera gloria exoplanetaria proporcionaría una hermosa herramienta para comprender más sobre el planeta y la estrella que lo formó.

«Lo que es importante tener en cuenta es la increíble escala de lo que estamos presenciando», señala Matthew Standing, investigador de la ESA que estudia exoplanetas. «WASP-76b está a varios cientos de años luz de distancia: un planeta gigante gaseoso intensamente caliente donde probablemente llueve hierro fundido. A pesar del caos, parece que hemos detectado signos potenciales de una gloria. Es una señal increíblemente débil», dice.

WASP-76b es un planeta ultracaliente parecido a Júpiter. Si bien es un 10% menos masivo, casi duplica su tamaño. Al orbitar estrechamente a su estrella anfitriona doce veces más cerca de lo que el Mercurio lo hace alrededor de nuestro Sol, el exoplaneta está «hinchado» por una intensa radiación.

Desde su descubrimiento en 2013, WASP-76b ha sido objeto de un intenso escrutinio. Es un infierno. Un lado del planeta siempre mira hacia el Sol y alcanza temperaturas de 2.400º C. Aquí, los elementos que formarían rocas en la Tierra se derriten y se evaporan, solo para condensarse en el lado nocturno ligeramente más frío, creando nubes de hierro que gotean lluvia de hierro fundido.

Pero los científicos han quedado desconcertados por una aparente asimetría, o inestabilidad, en las regiones más externas del exoplaneta vistas cuando pasa frente a su estrella anfitriona.

Cheops monitoreó intensamente WASP-76b mientras pasaba por delante y alrededor de su estrella similar al Sol. Después de 23 observaciones a lo largo de tres años, los datos mostraron un sorprendente aumento en la cantidad de luz proveniente del límite oriental del planeta, donde la noche se encuentra con el día. Esto permitió a los científicos desentrañar y limitar el origen de la señal.

«Es la primera vez que se detecta un cambio tan brusco en el brillo de un exoplaneta, su ' curva de fase '», señala Olivier. Este descubrimiento «nos lleva a la hipótesis de que este brillo inesperado podría ser causado por una reflexión fuerte, localizada y anisotrópica (dependiente de la dirección): el efecto gloria».

Si bien el efecto de gloria crea patrones parecidos a un arcoíris, los dos no son iguales. Los arcoíris se forman cuando la luz solar pasa de un medio con cierta densidad a otro con diferente densidad (por ejemplo, del aire al agua), lo que hace que su trayectoria se doble (refracte). Las diferentes longitudes de onda se desvían en diferentes cantidades, lo que hace que la luz blanca se divida en sus distintos colores y cree el familiar arco circular de un arco iris.

Las glorias, en cambio, se forman cuando la luz pasa entre una abertura estrecha, por ejemplo entre gotas de agua en las nubes o en la niebla. Una vez más, la trayectoria de la luz se desvía (en este caso se difracta), creando en la mayoría de los casos anillos concéntricos de color, con interferencia entre las ondas de luz creando patrones de anillos brillantes y oscuros.

La confirmación del efecto gloria supondría la presencia de nubes formadas por gotas de agua perfectamente esféricas, que han durado al menos tres años o se están reponiendo constantemente. Para que tales nubes persistan, la temperatura de la atmósfera también tendría que ser estable en el tiempo.

La capacidad de detectar efectos sutiles tan lejanos enseñará a los científicos e ingenieros a detectar otros fenómenos críticos, pero difíciles de ver. Por ejemplo, la luz del sol reflejada en lagos y océanos líquidos , un requisito para la habitabilidad.

«Se necesitan más pruebas para decir de manera concluyente que esta intrigante 'luz extra' es una gloria poco común», explica Theresa Lüftinger, científica del proyecto para la próxima misión Ariel de la ESA. «Las observaciones de seguimiento realizadas por el instrumento NIRSPEC a bordo del Telescopio Espacial James Webb de NASA/ESA/CSA podrían hacer el trabajo. O la próxima misión Ariel de la ESA podría demostrar su presencia. Incluso podríamos encontrar colores más gloriosamente reveladores brillando en otros exoplanetas».