Indicios de una exoluna volcánicamente activa

Composición artística de un exo-Io volcánico que sufre una pérdida de masa extrema. El exomoon oculto está envuelto en una nube de gas irradiado que brilla en amarillo anaranjado brillante, como se vería con un filtro de sodio. Se ven parches de nubes de sodio que siguen la órbita lunar, posiblemente impulsada por la magnetosfera del gigante gaseoso. Crédito: Universidad de Berna, Ilustración: Thibaut Roger.

La luna de Júpiter Io es el cuerpo con mayor actividad volcánica en nuestro sistema solar. Hoy en día, hay indicios de que una luna activa fuera de nuestro sistema solar, un exo-Io, podría estar oculta en el sistema de exoplanetas WASP-49b, en la estrella enana de tipo-G de la secuencia principal WASP-49. "Sería un mundo volcánico peligroso con una superficie fundida de lava, una versión lunar de Super Tierras cercanas como Cancri-e 55", dice Apurva Oza, becaria postdoctoral en el Instituto de Física de la Universidad de Berna y asociada del NCCR PlanetS, "un lugar donde los Jedis van a morir, peligrosamente familiares para Anakin Skywalker". Pero el objeto que Oza y sus colegas describen en su trabajo parece ser aún más exótico que la ciencia ficción de Star Wars: la posible exoluna orbitaría un planeta gigante caliente. 

Gas de sodio como evidencia circunstancial 

Los astrónomos aún no han descubierto una luna rocosa más allá de nuestro sistema solar, basándose los investigadores en Berna en la evidencia circunstancial para que estos concluyan que existe dicha exo-Io: se detectó gas de sodio en el WASP 49-b a una altitud anormalmente alta. "El gas de sodio neutro está tan lejos del planeta que es poco probable que sea emitido únicamente por un viento planetario", dice Oza. Las observaciones de Júpiter e Io en nuestro sistema solar, por parte del equipo internacional, junto con los cálculos de pérdida de masa muestran que un exo-Io podría ser una fuente de sodio muy plausible en WASP 49-b. "El sodio está justo donde debería estar", dice el astrofísico. 

Las mareas mantienen el sistema estable 

Ya en 2006, Bob Johnson, de la Universidad de Virginia, y el fallecido Patrick Huggins, en la Universidad de Nueva York, EE. UU., Habían demostrado que grandes cantidades de sodio en un exoplaneta podían señalar una luna oculta o un anillo de material, y hace diez años, investigadores de Virginia calculó que un sistema tan compacto de tres cuerpos: estrella, planeta gigante cercano y luna, puede ser estable durante miles de millones de años. Apurva Oza era entonces estudiante en Virginia, y después de su doctorado en atmósferas lunas en París, decidió retomar los cálculos teóricos de estos investigadores. Ahora publica los resultados de su trabajo junto con Johnson y sus colegas en el Astrophysical Journal. 

"Las enormes fuerzas de marea en tal sistema son la clave de todo", explica el astrofísico. La energía liberada por las mareas al planeta y su luna mantiene la órbita de la luna estable, calentándola simultáneamente y volviéndola volcánicamente activa. En su trabajo, los investigadores pudieron demostrar que una pequeña luna rocosa puede expulsar más sodio y potasio al espacio a través de este volcanismo extremo que un gran planeta gaseoso, especialmente a grandes altitudes. "Las líneas de sodio y potasio son tesoros cuánticos para nosotros los astrónomos porque son extremadamente brillantes", dice Oza, "las antiguas farolas que iluminan nuestras calles con su calina amarilla, son similares al gas que ahora estamos detectando en los espectros de una docena exoplanetas ". 

"Necesitamos encontrar más pistas" 

Los investigadores compararon sus cálculos con estas observaciones y encontraron cinco sistemas candidatos donde una exoluna oculta puede sobrevivir contra la evaporación térmica destructiva. Para WASP 49-b, los datos observados pueden explicarse mejor por la existencia de un exo-Io. Sin embargo, hay otras opciones. Por ejemplo, el exoplaneta podría estar rodeado por un anillo de gas ionizado o procesos no térmicos. "Necesitamos encontrar más pistas", admite Oza. Por lo tanto, los investigadores confían en otras observaciones con instrumentos terrestres y espaciales. 

"Si bien la ola actual de investigación se dirige hacia la habitabilidad y las firmas biológicas, nuestra firma es una firma de destrucción", dice el astrofísico. Algunos de estos mundos podrían destruirse en unos pocos miles de millones de años debido a la extrema pérdida de masa. "La parte emocionante es que podemos monitorear estos procesos destructivos en tiempo real, como los fuegos artificiales", dice Oza. 

Fuente: Universidad de Berna,