Clima en exoplanetas: Mañanas nubosas, y tardes cálidas y despejadas

«Nublado por la mañana, pero despejado y con un calor abrasador por la tarde». Esta frase podría describir un día típico de finales de verano en muchos lugares de la Tierra; pero también puede aplicarse a planetas externos a nuestro sistema solar, según un estudio realizado por un equipo internacional de astrofísicos de la Universidad de Toronto (Canadá), de la Universidad de York (Canadá) y de la Universidad Queen, en Belfast, (Irlanda del Norte).

A partir de observaciones realizadas por el telescopio espacial Kepler, los investigadores han descubierto evidencias de ciclos meteorológicos diarios, con fases diversas, en seis planetas extrasolares.

Las variaciones de fase en todos ellos se producen en la medida en que partes diferentes de dichos planetas reflejan la luz de sus estrellas, de manera similar a lo que ocurre en la Tierra con la luna. Así, se han econtrado señales de mañanas nubladas en cuatro de estos exoplanetas, y de tardes claras y cálidas en otros dos.

Los descubrimientos fueron realizados midiendo los cambios que se producían en los planetas a medida que estos giraban alrededor de sus estrellas anfitrionas; e identificando los ciclos día-noche (entre la iluminación total y la oscuridad total) en todos ellos, explica Lisa Esteves, autora principal del estudio, en un comunicado de la Universidad de Toronto.

Un día que no empieza como acaba

Por otra parte, se ha constatado que dado que estos planetas están muy cerca de sus estrellas y giran en el sentido contrario a las agujas del reloj,  al igual que la mayoría de los objetos celestes de nuestro sistema solar, esto causa un movimiento hacia el este de la superficie del planeta y, con él, una circulación hacia oriente de los vientos atmosféricos.

Como resultado, las nubes que se forman en la cara de los exoplanetas que permanece en la oscuridad (por tanto, esta se mantiene más fría durante la noche) son arrastradas por los vientos hacia la otra cara, enfrentada a las estrellas anfitrionas.

Pero, «a medida que los vientos transportan las nubes hacia la cara diurna, estas se calientan y se disipan, dejando el cielo de la tarde despejado», señala Esteves. «Estos vientos también empujan el aire caliente hacia el este desde el meridiano, donde es mediodía, dando lugar a temperaturas más altas por la tarde».

Excesos de brillo

Por otro lado, en cuatro de los seis exoplanetas analizados, los investigadores detectaron un exceso de brillo en los datos de Kepler, que se correspondían con la visibilidad de la cara diurna. Para los otros dos, en cambio, se detectó un exceso de brillo cuando su lado nocturno era visible.

«Al comparar las temperaturas previamente determinadas por las mediciones de ciclos de fase proporcionadas por Kepler, se encontró que el exceso de brillo de las caras diurnas era generado por el reflejo de la luz estelar sobre dichas caras», explica Esteves. «Estos cuatro planetas no son lo suficientemente cálidos como para generar este exceso de luz por emisión térmica».

«El exceso de luz visto en los otros dos planetas, muy cálidos, en cambio, sí puede explicarse por emisión térmica. Una causa probable es que, en estos dos planetas, calurosos vientos se estén moviendo hacia las caras nocturnas, generando ese exceso de brillo».

Kepler, Hubble y los exoplanetas

El telescopio Kepler ha sido el instrumento ideal para el  presente estudio de las variaciones de fase de los exoplanetas. Sus mediciones, altamante precisas, han proporcionado gran cantidad de datos que han permitido a los astrónomos medir señales diminutas procedentes de estos mundos distantes.

La mayoría de los planetas examinados son muy calientes y grandes, con temperaturas superiores a los 1.600 ºC y tamaños comparables al de  Júpiter. Sus condiciones, evidentemente, no son óptimas para albergar vida, pero sí excelentes para mediciones de fase como las realizadas.

En 2012, y gracias al empleo de otro telescopio, el telescopio espacial Hubble, un grupo de astrónomos ya observó cambios violentos en la atmósfera superior de un planeta lejano, lo que constituyó un ejemplo del clima y el tiempo cambiantes de los exoplanetas. El exoplaneta en cuestión era un gigante gaseoso como Júpiter, y también estaba muy cerca de su estrella, como los seis planetas recién estudiados.

Referencia bibliográfica:

Lisa J. Esteves, Ernst J. W. De Mooij, Ray Jayawardhana. Changing Phases of Alien Worlds: Probing Atmospheres of Kepler Planets with High-Precision Photometry. The Astrophysical Journal (2015).