Una nueva investigación realizada en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA revela posibles señales de una luna volcánica rocosa que orbita un exoplaneta a 635 años luz de la Tierra. La pista más importante es una nube de sodio que, según los hallazgos, está cerca pero ligeramente desincronizada con el exoplaneta, un gigante gaseoso del tamaño de Saturno llamado WASP-49 b, aunque se necesitan más investigaciones para confirmar el comportamiento de la nube. Dentro de nuestro sistema solar, las emisiones de gas de la luna volcánica de Júpiter, Io, crean un fenómeno similar.
Aunque no se han confirmado exolunas (lunas de planetas fuera de nuestro sistema solar), se han identificado múltiples candidatos. Es probable que estos compañeros planetarios hayan pasado desapercibidos porque son demasiado pequeños y tenues para que los detecten los telescopios actuales.
La nube de sodio alrededor de WASP-49 b se detectó por primera vez en 2017, lo que llamó la atención de Apurva Oza, ex investigadora postdoctoral en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA y ahora científica del personal de Caltech, que administra el JPL. Oza ha pasado años investigando cómo se pueden detectar las exolunas a través de su actividad volcánica.
Por ejemplo, Ío, el cuerpo más volcánico de nuestro sistema solar, arroja constantemente dióxido de azufre, sodio, potasio y otros gases que pueden formar enormes nubes alrededor de Júpiter de hasta 1.000 veces el radio del planeta gigante. Es posible que los astrónomos que observan otro sistema estelar puedan detectar una nube de gas como la de Ío incluso si la propia luna fuera demasiado pequeña para verla.
Tanto WASP-49 b como su estrella están compuestas principalmente de hidrógeno y helio, con trazas de sodio. Ninguna contiene suficiente sodio para explicar la nube, que parece provenir de una fuente que produce aproximadamente 220.000 libras (100.000 kilogramos) de sodio por segundo. Incluso si la estrella o el planeta pudieran producir esa cantidad de sodio, no está claro qué mecanismo podría expulsarlo al espacio.
¿Podría la fuente ser una exoluna volcánica? Oza y sus colegas se propusieron tratar de responder a esa pregunta. El trabajo se convirtió en un desafío inmediato porque, desde una distancia tan grande, la estrella, el planeta y la nube suelen superponerse y ocupar el mismo punto diminuto y lejano en el espacio. Por lo tanto, el equipo tuvo que observar el sistema a lo largo del tiempo.
Una nube en movimiento
Como se detalla en un nuevo estudio publicado en Astrophysical Journal Letters, encontraron varias pruebas que sugieren que la nube es creada por un cuerpo separado que orbita alrededor del planeta, aunque se necesita investigación adicional para confirmar el comportamiento de la nube. Por ejemplo, dos veces sus observaciones indicaron que la nube aumentó repentinamente de tamaño, como si estuviera siendo reabastecida, cuando no estaba al lado del planeta.
También observaron que la nube se movía más rápido que el planeta de una manera que parecería imposible a menos que estuviera siendo generada por otro cuerpo que se moviera independientemente del planeta y más rápido que él.
«Creemos que esta es una prueba realmente crítica», dijo Oza. «La nube se está moviendo en la dirección opuesta a la que la física nos dice que debería ir si fuera parte de la atmósfera del planeta».
Si bien estas observaciones han intrigado al equipo de investigación, dicen que necesitarían observar el sistema durante más tiempo para estar seguros de la órbita y la estructura de la nube.
Una posibilidad de nubes volcánicas
Para parte de su investigación, los investigadores utilizaron el Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral en Chile. La coautora de Oza, Julia Seidel, investigadora del observatorio, estableció que la nube está ubicada muy por encima de la atmósfera del planeta, de manera muy similar a la nube de gas que produce Ío alrededor de Júpiter.
También utilizaron un modelo informático para ilustrar el escenario de la exoluna y compararlo con los datos. El exoplaneta WASP-49 b orbita la estrella cada 2,8 días con regularidad, como un reloj, pero la nube aparecía y desaparecía detrás de la estrella o detrás del planeta a intervalos aparentemente irregulares.
Utilizando su modelo, Oza y su equipo demostraron que una luna con una órbita de ocho horas alrededor del planeta podría explicar el movimiento y la actividad de la nube, incluida la forma en que a veces parecía moverse frente al planeta y no parecía estar asociada con una región particular del planeta.
«La evidencia es muy convincente de que algo más que el planeta y la estrella está produciendo esta nube», dijo Rosaly Lopes, geóloga planetaria del JPL que fue coautora del estudio con Oza. «Detectar una exoluna sería bastante extraordinario y, gracias a Ío, sabemos que es posible que haya una exoluna volcánica».
Un final violento
En la Tierra, los volcanes son impulsados por el calor en su núcleo que queda de la formación del planeta. Los volcanes de Ío, por otra parte, son impulsados por la gravedad de Júpiter, que comprime la luna a medida que se acerca al planeta y luego reduce su «agarre» a medida que la luna se aleja. Esta flexión calienta el interior de la pequeña luna, lo que conduce a un proceso llamado vulcanismo de marea.
Si WASP-49 b tiene una luna de tamaño similar a la de la Tierra, Oza y su equipo estiman que la rápida pérdida de masa combinada con la compresión de la gravedad del planeta acabará provocando su desintegración.
«Si realmente hay una luna allí, tendrá un final muy destructivo», dijo Oza.
Con información de The Astrophysical Journal Letters
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