La atmósfera del planeta GJ1132 b empieza a desvelar sus secretos.

Recientemente ha sido anunciada la detección de una atmósfera en GJ1132 b, un apasionante planeta terrestre de 1,62 M⊕ que orbita en torno a una enana roja cercana.

GJ1132 b es un exoplaneta muy interesante. Su descubrimiento fue anunciado en 2015 por Zachory K. Berta-Thompson y el resto del equipo del proyecto MEarth. Como sabemos, MEarth es un proyecto liderado por el legendario astrofísico David Charbonneau con el objetivo de detectar tránsitos en las estrellas más pequeñas y cercanas, en las que con la tecnología actual es posible detectar tránsitos de planetas terrestres desde observatorios basados en la Tierra. Las medición precisa de los tránsitos reveló que GJ1132 b era un pequeño planeta que parecía tener un radio de sólo 1,16 R⊕.

Su masa fue medida por el equipo del Observatorio de Ginebra realizando medidas de velocidad radial con HARPS en Chile. Resultó ser de 1,62 M⊕ y le otorgaba una densidad marcadamente terrestre, de 6 g/cm3. Por su ubicación, GJ1132 b sufre una irradiación mayor que la terrestre, con una temperatura de equilibrio de unos 300 C. De ahí, que habitualmente se considerase que podría tener cierta similitud con Venus, el segundo planeta del Sistema Solar.

Una representación artística del misterioso planeta GJ 1132 b. (Crédito: Diana Berry.) 

Orbita en torno a una enana roja M4,5V cercana, a 39 años luz. GJ1132 es una estrella muy pequeña, de apenas una masa de 0,18 M⊙ y radio de 0,20 R⊙. La estrella era tan pequeña que desde un observatorio terrestre (bastaron los pequeños telescopios de 40 cm en Cerro Tololo del proyecto MEarth) se había podido detectar el tránsito de este pequeño planeta. Como sabemos el tránsito se detecta por la disminución del brillo de la estrella cuando entre nosotros y la propia estrella pasa un planeta.

Un planeta rocoso como GJ1132 b y con un tránsito tan intenso era ideal para intentar estudiar su atmósfera... y conocer la atmósfera de un planeta de sólo 1.6 M⊕ es algo extraordinario. La única supertierra con una atmósfera detectada es 55Cancri e, de una masa de unas 8 M⊕, para la cual Tsiaras et al. (2016) encontraron características atmosféricas que podrían explicarse por la presencia de hidrógeno y posiblemente HCN, creando expectativas de que el planeta fuera rico en carbono (y diamantes). Al hallazgo, sin embargo, no le faltan detractores (Demory). Hay otros planetas de baja masa estudiados incansablemente, como GJ1214 b con una masa de 6,26 M⊕ y HD97658 b con 7,55 M⊕ cuya atmósfera no ha sido detectada quizá por la presencia de nubes de algún tipo en la alta atmósfera.

El tránsito se detecta por la reducción del brillo aparente de la estrella cuando entre nosotros y la propia estrella pasa el planeta. (Fuente: CfA)

En 2016 Laura Schaeffer et al. (Incluyendo a Berta-Thompson) publicaron estudios teóricos especulando con las posibilidades de GJ1132 b. Se argumentaba que podía haber retenido agua en su atmósfera. Como sabemos, durante su juventud las enanas rojas son mucho más luminosas y durante este periodo el planeta habría sufrido un efecto invernadero infernal. El agua de la atmósfera se rompe, escapando el hidrógeno al espacio. El resultado es una atmósfera dominada por oxígeno (no biológico). Se razonaba que un mar de magma podría haber absorbido cierta parte de este oxígeno, también se explicaba que si la atmósfera hubiera contenido una parte importante de hidrógeno, el oxígeno habría formado agua en la atmósfera. No se abordaba el tema del dióxido de carbono ni del nitrógeno atmosférico.

Bastaron los pequeños telescopios de 40 cm en Cerro Tololo del proyecto MEarth para detectar el tránsito del planeta terrestre GJ1132 b. (Fuente: CfA)

Los rumores durante todo este año 2016 sobre la posible atmósfera de GJ1132 b han sido continuos y, por fin, se han materializado en este paper tan esperado, que anuncia la detección de una atmósfera en el planeta. El autor principal es Southworth de la Universidad de Keele en Reino Unido. Utilizaron el dispositivo GROND, una cámara multi-banda, montada en el telescopio MPG de 2,2 metros en La Silla, en Chile. Estudiaron 9 tránsitos de la estrella en 7 bandas simultáneamente (griz en el visible y JHK en el infrarrojo cercano). También se analizaron los resultados de las observaciones en las bandas gi con PISCO durante la detección del planeta de Berta-Thompson.

Dos son las conclusiones principales del paper:

1. El planeta parece más grande de lo inicialmente calculado. La estimación inicial realizada por sus descubridores de 1,16 R⊕ se ha visto corregida, que ahora pasa a ser de 1.35 R⊕. De esta manera, la densidad pasa de 6 g/cm3 a 3 g/cm3, y ya no parece tan rocoso, un planeta así podría tener algún tipo de material volátil, quizá agua o hidrógeno.

2. Probablemente tenga atmósfera. El tránsito observado en la banda z era más pronunciado de lo esperado, consecuencia de que la atmósfera del planeta tiene cierta opacidad en esta banda. El resultado tiene una significatividad estadística que no está mal: 4 sigmas.

Utilizando modelos de Madhusudhan y Seager se ha buscado el espectro teórico que mejor explica los datos observados y parece ser debido a la presencia de agua en la atmósfera, entre un 1-10% de agua. Utilizando modelos teóricos basados en petitCODE parecía deberse a la abundancia de CH4.

Los puntos rojos representan las mediciones realizadas por el detector GROND. Las líneas son los espectros teóricos que mejor ajustan, con un contenido de agua del 0,1% a 20%. (Fuente: Southworth et al. 2016)

Estos resultados describen un mundo apasionante, algo más grande que la Tierra, con una atmósfera de hidrógeno con la presencia de agua o metano. No obstante hay que ser prudentes. No sería la primera vez que se anuncia una atmósfera en un planeta que resulta ser un error. Quizá el Telescopio Espacial Hubble pueda echar una mano en este asunto.

2011. Croll con la cámara infrarroja del telescopio CFHT creyó detectar una atmósfera en GJ1214 b. Luego se comprendió que no era así. Hay que ser prudente con estos descubrimientos si no están confirmados.

http://arxiv.org/abs/1104.0011

2015. El anuncio del descubrimiento de GJ1132 b. El planeta era terrestre y no demasiado cálido.

https://arxiv.org/abs/1511.03550

2016. El primer estudio de las atmósferas de los planetas TRAPPIST-1 b y c.

http://arxiv.org/abs/1606.01103

2016. El estudio teórico de las posibilidades del planeta GJ1132 b.

https://arxiv.org/abs/1607.03906

2016. El anuncio de la atmósfera de GJ1132 b.

https://arxiv.org/abs/1612.02425