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ASTRONOMÍA

Planetas con cola

Gigantes gaseosos que orbitan cerca de sus estrellas pueden emitir hacia el espacio moléculas esenciales para la vida

Hortelanos del espacio: representación artística de los planetas Osiris;;;

NASA, ESA, STScI, and G. Bacon Hortelanos del espacio: representación artística de los planetas Osiris…NASA, ESA, STScI, and G. Bacon

Algunas estrellas no muy distantes del Sol albergan en sus sistemas planetas con una cola similar a la de los cometas. Esos planetas, descubiertos por los astrónomos durante los últimos 13 años, son gigantes gaseosos con dimensiones semejantes a la de Júpiter, el mayor planeta del Sistema Solar. La diferencia principal, radica en que, por lo común, ellos orbitan muy cerca de sus estrellas, que erosionan la atmósfera planetaria expulsando un rastro de gas y polvo hacia el espacio. Dos astrónomos brasileños expertos en química del medio interestelar se abocaron a investigar las reacciones que podrían estar ocurriendo en la estela de algunos de esos planetas y verificaron que, bajo ciertas condiciones, podrían formarse allí moléculas muy simples, tales como la del agua, esencial para la vida.

La astrónoma Heloisa Boechat-Roberty y su alumno de doctorado Rafael Pinotti arribaron a esa conclusión al simular lo que ocurre en la cola del planeta Osiris, un gigante gaseoso similar a Júpiter que orbita a la estrella HD 209458, que se encuentra en la dirección de la constelación de Pegaso, a 154 años luz del Sistema Solar. Esa estrella presenta características muy parecidas a las del Sol. Pero Osiris se ubica tan cerca de ella que sufre el calentamiento y erosión de su atmósfera, lo cual produce una cola gigantesca de gas y polvo en el espacio.

El planeta Osiris fue descubierto en 1999 y ya fue observado por los telescopios espaciales Hubble y Spitzer, de la NASA. Es un planeta similar a Júpiter, que orbita su estrella a una distancia menor a la que separa a Mercurio del Sol. En 2003, los astrónomos detectaron la cola de Osiris, un chorro de más de 10 mil toneladas de gas escapando de la atmósfera del planeta cada segundo, a velocidades de hasta 130 kilómetros por segundo. “Nos resulta muy atrayente investigar las reacciones químicas que podrían producirse allí”, dice Boechat-Roberty, docente e investigadora del Observatorio de Valongo, en la Universidad Federal de Río de Janeiro (UFRJ).

Ella y Pinotti sospechaban que las partículas presentes en la corriente de gas emitida al espacio podrían interactuar y generar moléculas estables. Antes de ellos, otros astrónomos ya habían confirmado la presencia de diferentes moléculas en la atmósfera de Osiris. Allí abunda el hidrógeno molecular (H2), bajo la forma de gas y también moléculas simples de carbono y vapor de agua, además de moléculas de carburo de silicio, óxido de titanio y vanadio, que formarían granos de polvo. Pero muchos imaginaban que esas moléculas serían destruidas a medida que fueran arrastradas por la cola de Osiris.

...y Gliese 436b, que van diseminando su atmósfera

NASA, ESA, STScI, and G. Bacon …y Gliese 436b, que van diseminando su atmósferaNASA, ESA, STScI, and G. Bacon

Uno de los argumentos es que, inmediatamente por encima de la atmósfera del planeta, en la base de la cola, la temperatura del gas llega a 10 mil grados Celsius. Más allá de esta alta temperatura, la radiación ultravioleta de la estrella sería lo suficientemente intensa como para destruir cualquier molécula de gas proveniente de la atmósfera de Osiris. “Otros estudios, indicaban que allí las moléculas eran inexistentes”, dice Pinotti. “La radiación sería tan fuerte que el gas estaría compuesto tan sólo por átomos e iones aislados”.

No obstante, el investigador explica que la mayoría de los estudios teóricos previos se enfocaban en el cálculo de las temperaturas, las velocidades y las densidades del gas de la cola a una distancia relativamente cercana al planeta. Un modelo físico ideado por el astrofísico francés Vincent Bourrier, del Observatorio de Ginebra, en Suiza, le llamó la atención a Pinotti porque estimaba densidades y velocidades en una zona de la cola bastante más alejada del planeta, donde la temperatura del gas sería lo suficientemente baja para que iones y átomos pudiesen combinarse nuevamente formando moléculas. Tomando como base ese modelo, Boechat-Roberty y Pinotti simularon 566 reacciones químicas diferentes empleando 56 moléculas e iones que podrían formarse en la cola de Osiris.

Los resultados de ese análisis, que se presentaron en la edición de febrero de la revista Planetary and Space Science, indican que, en el caso de que una fracción de hidrógeno molecular de la atmósfera de Osiris sobreviva a los efectos de la radiación, podrían formarse moléculas de agua en la cola del planeta. Según los cálculos del dúo, los telescopios espaciales pueden comprobar esa hipótesis si exploran la cola de Osiris en busca de vestigios de iones OH+, las moléculas más abundantes ahí, según lo que indican las simulaciones.

Por el momento, las observaciones que se realizaron por medio de los telescopios espaciales sólo confirmaron la existencia de hidrógeno, carbono y oxígeno bajo la forma de átomos e iones aislados en la cola de Osiris. Empero, existen evidencias provenientes de observaciones controversiales que sugieren que la cola del planeta podría arrastrar consigo algo del polvo de Osiris, lo cual podría proteger a una parte de las moléculas de hidrógeno de los efectos de la radiación.

“En el caso de Osiris, las moléculas de agua se desintegran inmediatamente después de formarse, disipándose en el medio interplanetario como iones”, explica Pinotti. Existen otros planetas con colas, sin embargo, que se ven afectados por dosis más leves de radiación ultravioleta que las verificadas en Osiris. Uno de ellos es el que se conoce con el nombre de Gliese 436b, un planeta gaseoso menor, similar a Neptuno, orbitando a una estrella enana roja, a 30 años luz de la Tierra, y cuya cola se descubrió el año pasado. “Por ahora se trata de meras especulaciones”, dice el investigador, “pero contemplo la posibilidad de que moléculas de agua, o incluso moléculas orgánicas simples, sobrevivan y realicen un pequeño viaje interplanetario por la cola, acabando en la atmósfera de algún planeta más externo, en la zona habitable de la estrella”.

Artículo científico
PINOTTI, R. y BOECHAT-ROBERTY, H. M. Molecular formation along the atmospheric mass loss of HD 209458b and similar Hot Jupiters. Planetary and Space Science. v. 121, p. 83-93. 2016.

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