Qué es el espejo gigante que han encontrado en el cosmos y por qué no debería existir

• Qué es el exoplaneta que han hallado en el cosmos y cuáles son sus características
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Impresión artística del exoplaneta LTT9779b (a la derecha) orbitando su estrella anfitriona (izquierda) situado a 260 años-luz de la Tierra. Se trata del planeta más brillante descubierto hasta la fecha

La Agencia Espacial Europea (ESA) ha logrado localizar el astro más brillante conocido hasta la fecha que no emite luz propia. Se trata del exoplaneta ultracaliente LTT9779b, situado a unos 260 años luz de nosotros y que orbita su estrella anfitriona en tan solo 19 horas.

Con un tamaño similar al del planeta Neptuno, este mundo abrasador (donde se alcanzan temperaturas de hasta 2 000⁰ C en su cara diurna) está cubierto por nubes metálicas de titanio altamente reflectantes. Como consecuencia, LTT9779b refleja hasta el 80 % de la luz que recibe de su estrella madre, lo que le convierte en el exoplaneta más brillante jamás hallado. Es, literalmente, un espejo gigante en medio del cosmos.

Este es el resultado de las investigaciones llevadas a cabo por el Satélite para la Caracterización de Exoplanetas (CHEOPS) de la ESA. Con tal sólo unas dimensiones de 1.5 x 1.4 x 1.5 metros y un peso de unos 300 kg con combustible, CHEOPS es capaz de medir el tamaño de los exoplanetas a partir de las ínfimas variaciones de luminosidad de sus estrellas anfitrionas.

Impresión artística de CHEOPS, el satélite de caracterización de exoplanetas de la ESA en órbita sobre la Tierra ESA/ATG medialab

En efecto, debido a que el LTT9779b refleja la luz de su estrella madre directamente hacia nosotros, los sensores del satélite deberían apreciar una disminución en la cantidad de luz reflejada cuando el exoplaneta pasaba detrás de su estrella. Esto fue precisamente lo que encontraron los instrumentos del satélite CHEOPS, arrojando una reflectancia del 80% para nuestro particular “planeta espejo”.

Y no es un término alejado de la realidad, dado que el exoplaneta LTT9779b constituye el mejor espejo (y el de mayor tamaño) hallado en el Universo hasta la fecha.

Sobre los espejos metálicos en Óptica

Pero ¿qué entendemos realmente por un espejo y cual es su funcionamiento? La definición es relativamente simple: un espejo es un componente óptico capaz de reflejar la luz que llega sobre él.

En particular, sólo se consideran como tales aquellos dispositivos en los que la reflexión es de tipo especular y satisfacen la ley de la reflexión (donde el ángulo de incidencia de la luz es igual al ángulo reflejado).

Ley de la reflexión (figura izquierda) y tipos de reflexiones (según la superficie reflectora)

De entre todas las características de un buen espejo, podemos destacar dos fundamentales:

La reflectividad (o reflectancia), que es el porcentaje de la intensidad lumínica que refleja un espejo. Generalmente, depende de la longitud de onda de la luz y del ángulo de incidencia.

El ancho de banda de reflexión, que corresponde al rango de longitudes de onda de luz en el cual la reflectancia es elevada. Así, por ejemplo, mientras unos espejos están diseñados para reflejar en el rango del visible, otros poseen un ancho de banda en el infrarrojo (como el espejo primario del telescopio espacial James Webb).

Por otro lado, los espejos comunes que utilizamos en los hogares consisten básicamente en una placa de vidrio con un revestimiento plateado en la parte posterior. Son los denominados espejos de segunda superficie, que presentan reflexiones menores en la capa de vidrio (reflexión primaria), aumentando de forma considerable en la capa metálica (reflexión secundaria). Como contrapartida, su reflectividad está por debajo del 100%, ya que hay pérdidas de absorción para luz visible en la capa metálica.

Para otras aplicaciones se utilizan espejos de primera superficie, donde la luz incide directamente sobre el revestimiento metálico (o un recubrimiento de mejora) y no llega al soporte del espejo.

Espejos de segunda superficie (como los domésticos) y de primera superficie (este último con un alto grado de reflectancia)

Precisamente, el titanio presente en las nubes de LTT9779b actuaría como un gigantesco espejo de primera superficie (aunque sin sustrato), reflejando el 80 % de la luz que recibe de su estrella madre.

Más brillante que Venus

En el cielo nocturno podemos identificar a la Luna y al planeta Venus como los objetos más brillantes (descontando a nuestro Sol, cuya luz es reflejada por los anteriores).

En el caso de nuestro satélite, la bella Selene refleja sólo un 8% de la energía total que recibe del Sol (es decir, posee un albedo de 0.08 sobre una escala desde 0 hasta 1). Sin embargo, disfrutamos de su esplendor nocturno debido a su proximidad a nuestro planeta.

Por otro lado, el planeta Venus era (hasta la fecha) el astro más brillante que no emitía luz propia, reflejando hasta un 75% la luz que recibía. El hecho de que a Venus se le conozca como el lucero nos da una idea de la magnitud de su brillo, debido fundamentalmente a su densa capa de nubes compuestas básicamente por CO2.

La luna creciente junto al brillante planeta Venus NASA/Bill Dunford

Por otro lado, la Tierra (vista desde el espacio) cuenta con un albedo de 0.37, mientras que el gigante gaseoso Júpiter refleja hasta un 52% la luz solar.

En consecuencia, el exoplaneta LTT9779b (con un albedo de 0.80) es aún más brillante que Venus aunque, debido a su lejanía, no podemos observarlo a simple vista.

Un exoplaneta que no debería existir

Hasta la fecha, todos los exoplanetas descubiertos que orbitan su estrella anfitriona en menos de un día son los denominados “Júpiter calientes” (es decir, gigantes gaseosos con un radio 10 veces mayor al terrestre) o planetas rocosos de menor tamaño que nuestro planeta.

Según la astrónoma y coautora del estudio Vivien Parmentier, del Observatorio de la Costa Azul de Francia, “se trata de un exoplaneta que no debería existir”, pues se esperaría que su atmósfera hubiera sido arrastrada por su estrella madre, dejando atrás el núcleo del exoplaneta.

Además, debido a su proximidad a su estrella, la temperatura de LTT9779b en su cara diurna alcanza los 2.000ºC, un valor demasiado alto para que se formen nubes en su atmósfera. Sin embargo, este peculiar exoplaneta posee una atmósfera compuesta por nubes metálicas.

¿Cómo se formaron esas nubes tan características en nuestro planeta espejo?

En palabras de este grupo de investigadores, “hay que pensar de la misma manera que la condensación que se forma en un baño después de una ducha caliente”. En el caso de LTT9779b, las nubes metálicas se originaron por una sobresaturación de la atmósfera del exoplaneta, cuando el exceso de silicatos y titanio superaron su capacidad de retención y forzaron la aparición de estas nubes.

En futuras observaciones, se espera la colaboración de los telescopios espaciales Hubble y James Webb para recabar más información sobre la composición y estructura de este exoplaneta, el mejor espejo (y de mayor tamaño) hallado hasta la fecha en el cosmos.

Óscar del Barco Novillo, Profesor Ayudante Doctor. Departamento de Física Aplicada., Universidad de Zaragoza. Lea el artículo original aquí.