Chinos detectan rubidio y samario en la atmósfera de un mundo extraterrestre

Utilizando el Echelle Spectrograph for Rocky Exoplanets and Stable Spectroscopic Observations (ESPRESSO), astrónomos de la Academia de Ciencias de China (CAS) han investigado la atmósfera de MASCARA-4b, un exoplaneta distante de «Júpiter ultracaliente». El estudio, publicado el 11 de abril en el servidor de preimpresión arXiv, resultó en la detección de rubidio y samario en la atmósfera de un exoplaneta por primera vez.

A una distancia de unos 556 años luz de la Tierra, MASCARA-4b es un gigante gaseoso con una temperatura de equilibrio de 2250 K que orbita una estrella brillante de tipo A. Su tamaño es de aproximadamente 1,51 radios de Júpiter y su masa es de 1,67 masas de Júpiter, lo que da una densidad a un nivel de 0,48 g/cm3. El planeta orbita a su anfitrión cada 2,82 días, a una distancia de 0,047 UA de él. Debido a sus grandes alturas de escala atmosférica y métrica de espectroscopia de transmisión (TSM), MASCARA-4b es un objetivo excelente para la caracterización atmosférica.

Es por eso que un equipo de astrónomos dirigido por Zewen Jiang del Laboratorio Clave de Astronomía Óptica CAS en Beijing, China, decidió observar MASCARA-4b con ESPRESSO, un espectrógrafo de alta resolución echelle ultra estable alimentado por fibra, montado en el Very Gran Telescopio (VLT) en el Observatorio Europeo Austral (ESO) en Cerro Paranal, Chile.

«Se observaron dos tránsitos de MASCARA-4 b el 13 de febrero de 2020 y el 1 de marzo de 2020 con ESPRESSO bajo los programas de ESO 0104.C-0605 (PI:WYTTENBACH)…. En esta carta, presentamos un estudio de átomos /iones en la atmósfera del MASCARA-4b, utilizando los datos de dos tránsitos VLT/ESPRESSO», escribieron los investigadores.

Las observaciones detectaron varias especies más pesadas en la atmósfera de MASCARA-4 b, incluidos rubidio (Rb), samario (Sm), así como iones de titanio (Ti+) y bario (Ba+). Esta es la primera vez que Rb y Sm se detectan en la atmósfera de un exoplaneta, mientras que Ti+ y Ba+ se detectaron en varios otros planetas extrasolares.

Dado que las nuevas observaciones marcan la tercera vez que se detecta Ba+ en la atmósfera de un exoplaneta de Júpiter ultracaliente (UHJ), el equipo de Jiang sospecha que este elemento puede estar comúnmente presente entre la población de UHJ. Los investigadores agregaron que la identificación de Ba+ en altitudes elevadas en UHJ sugiere que tales planetas pueden experimentar dinámicas atmosféricas que actualmente no esperamos.

Se observó que Sm, con un número atómico de 62, es hasta ahora el elemento más pesado encontrado en la atmósfera de un mundo extraterrestre. También es el primer elemento de la serie de los lantánidos que se ha detectado en exoplanetas.

Además de los nuevos descubrimientos, el estudio también confirmó detecciones previas de magnesio (Mg), calcio (Ca), cromo (Cr) y hierro (Fe) en la atmósfera de MASCARA-4b. Los autores del artículo alientan más estudios atmosféricos de exoplanetas para encontrar otros elementos raros.

«Se deben realizar estudios HRS [espectroscópicos de alta resolución] de mayor precisión en UHJ para revelar la presencia de especies adicionales e incluso algunos isótopos menores relativamente abundantes», concluyeron los investigadores.

Con información de arXiv