Agua en exoplanetas

El telescopio espacial Hubble ha detectado agua en la atmósfera de varios exoplanetas. Como era de esperar, la noticia se ha convertido en una bomba. Pero, ¿con qué seguridad podemos decir que se ha descubierto agua en otros planetas?

(NASA)

Empecemos por lo obvio. El agua es uno de los compuestos más abundantes del universo así que resulta bastante chocante el interés que despiertan las noticias sobre el descubrimiento de ‘agua’ en cualquier rincón del cosmos. Evidentemente, al leer una noticia así mucha gente piensa en ‘agua líquida’ cuando en realidad de lo que estamos hablando en la mayoría de ocasiones es de vapor de agua o hielo.

Ahora bien, ¿cómo la detectamos en un planeta que está a cientos de años luz? No es una tarea nada sencilla. Para ello necesitamos realizar observaciones espectroscópicas, pero la luz que emite un exoplaneta queda anulada por el brillo de su estrella. Pero podemos intentarlo de dos formas. Una es intentar captar la luz directa del planeta que emite cuando está cerca de su estrella y se ve en fase ‘creciente’ o ‘menguante’ desde nuestra perspectiva. El planeta no se puede ver directamente, pero podemos restar la contribución de su luz observando de nuevo la estrella cuando el planeta pasa detrás suya. Esto es lo que se llama un espectro de emisión. Usando el telescopio infrarrojo Spitzer, un grupo de astrónomos liderado por Carl J. Grillmair ya obtuvo en 2008 un espectro de este tipo del planeta HD 189733 b con fuertes evidencias de la presencia de agua. HD 189733 b es un júpiter caliente, esto es, un gigante gaseoso que orbita muy cerca de su estrella. Los modelos teóricos sugieren que deben existir grandes cantidades de vapor de agua en las atmósferas de estos planetas, y de ahí el interés en la búsqueda de este compuesto.

Pero hay otra forma de obtener un espectro cuando el planeta pasa por delante de su estrella (decimos que transita). En este caso, parte de la luz que emite el astro pasa por las capas superiores de la atmósfera del planeta, dejando con suerte su huella espectral en la misma. Es lo que se denomina un espectro de transmisión. Este tipo de espectro es muy interesante porque nos permite calcular la profundidad de la atmósfera comparando el tamaño del planeta en distintas longitudes de onda.

Y es en este punto donde enlazamos con la noticia con la que habríamos la entrada, ya que un equipo de astrónomos liderado por Avi M. Mandell ha obtenido espectros de transmisión de los júpiteres calientes WASP-12 b, WASP-17 b y WASP-19 b usando la cámara WFC3 (Wide Field Camera 3) del telescopio espacial Hubble. Los espectros fueron obtenidos en la región del infrarrojo (1,1-1,7 micras), justo donde uno esperaría encontrar la firma espectral del agua (1,38 micras). Casi al mismo tiempo que el equipo de Mandell, otro grupo de investigadores con Drake Deming a la cabeza ha publicado espectros de transmisión de los júpiteres calientes HD 209458 b y XO-1b también obtenidos con la WFC3.

Es importante recalcar que no se trata de la primera vez que se detecta agua en un espectro de transmisión planetario usando el Hubble. En 2007 se observó agua en el planeta HD 209458b y posteriormente en el ya mencionado HD 189733b, además de en el exoplaneta XO-1b.

Lo interesante de las últimas observaciones no es por tanto su novedad, sino que, efectivamente, se puede ver algo en el espectro que concuerda bastante bien con las líneas espectrales del agua… pero mucho más débil de lo esperado (en concentraciones de 200 ppm). Una explicación es que la atmósfera de estos mundos está cubierta con polvo o neblinas que enmascaran la señal del agua, lo que a su vez concuerda con varios modelos teóricos y las observaciones espectrales del sodio en el visible. Además de tener atmósferas opacas y grises, estos mundos presentarían atmósferas ricas en metano, otros hidrocarburos y cianuro de hidrógeno. En definitiva, serían muy distintos a los gigantes gaseosos de nuestro sistema solar.

Estos resultados confirman que la cámara WFC3 del Hubble es capaz de obtener espectros planetarios con un error inferior al 0,01%, lo que permitirá estudiar en el futuro las atmósferas de las supertierras y la variabilidad de las condiciones meteorológicas en el terminador -la línea que separa la noche del día- de los planetas. No está nada mal.

Vídeo sobre el análisis espectral de atmósferas planetarias: