Conmoción entre los astrónomos: miden el clima de un planeta donde llueven rubíes y zafiros y descubren algo inédito

Observaciones realizadas con el telescopio espacial James Webb (JWST) han aportado nuevas claves sobre la formación del exoplaneta WASP-121b y la región del disco de gas y polvo alrededor de su estrella de la que podría haber surgido. Estos avances se basan en la identificación de varias moléculas esenciales: vapor de agua, monóxido de carbono, monóxido de silicio y metano. A partir de estos datos, un equipo encabezado por los astrónomos Thomas Evans-Soma y Cyril Gapp ha podido elaborar un inventario detallado de carbono, oxígeno y silicio presentes en la atmósfera del planeta. En particular, la detección de metano sugiere la existencia de potentes corrientes de convección vertical en el hemisferio nocturno.

WASP-121b es un planeta gigante extremadamente caliente que orbita muy cerca de su estrella, a una distancia tan pequeña como aproximadamente el doble de su propio diámetro, completando una órbita en sólo 30,5 horas. Presenta dos hemisferios claramente contrastados: uno diurno, siempre orientado hacia su estrella, donde las temperaturas superan los 3.000 °C, y otro nocturno permanente, mucho más «frío», que ronda los 1.500 °C. «Las temperaturas en el lado diurno son tan altas que incluso materiales refractarios (normalmente sólidos y resistentes al calor extremo) pueden encontrarse en forma gaseosa en la atmósfera del planeta», explica Thomas Evans-Soma, astrónomo del Instituto Max Planck de Astronomía (MPIA) en Heidelberg, Alemania, y de la Universidad de Newcastle, Australia, quien lideró el estudio publicado en Nature Astronomy.

Nuevos hallazgos sobre el exoplaneta WASP-121b

Éste gigante gaseoso se encuentra a unos 850 años luz de la Tierra, en dirección a la constelación de Puppis. Debido a su extrema proximidad a la estrella que orbita, WASP-121b completa una vuelta completa en apenas 30,5 horas.

«Esta proximidad gravitatoria genera fuerzas tan destructivas que han deformado el cuerpo dándole la silueta de una pelota de rugby. Además, presenta una rotación síncrona, lo que significa que un hemisferio sufre un día perpetuo y el otro oscuridad eterna. En su lado diurno, las temperaturas superan holgadamente los 2.000 grados, provocando que los metales pesados se vaporicen por completo», explican los cientificos.

La explicación de este inusual fenómeno meteorológico se basa en la enorme transferencia de calor impulsada por vientos extremadamente intensos, que pueden alcanzar velocidades de hasta 18.000 kilómetros por hora. Estas corrientes supersónicas transportan materiales metálicos y minerales vaporizados desde el hemisferio diurno, constantemente iluminado, hacia la cara nocturna permanente del planeta.

Formación

Los investigadores concluyeron que WASP-121b habría reunido la mayor parte de su gas en una zona del disco protoplanetario donde las temperaturas eran lo bastante bajas como para que el agua se congelara, pero aún suficientemente altas como para que el metano pudiera mantenerse en fase gaseosa.

En términos comparativos, en el Sistema Solar estas condiciones se situarían aproximadamente entre las órbitas de Júpiter y Urano. Este escenario refuerza la hipótesis de que el planeta se originó lejos de su estrella y posteriormente migró hacia su órbita actual, extremadamente próxima. En conjunto, los datos apuntan a una formación en regiones externas seguida de un desplazamiento hacia el interior del sistema hasta alcanzar su posición actual.

Por otra parte, el silicio detectado en la atmósfera se encuentra en forma de monóxido de silicio (SiO), pero su procedencia estaría vinculada a materiales rocosos como el cuarzo presentes en planetesimales (cuerpos semejantes a asteroides) que el planeta habría incorporado una vez ya había acumulado gran parte de su envoltura gaseosa. La formación de estos planetesimales requiere más tiempo, lo que sugiere que este proceso de enriquecimiento ocurrió en una fase posterior de la evolución del sistema planetario.

Clima

«Lo que descubrimos fue sorprendente: una corriente en chorro hace girar el material alrededor del ecuador del planeta, mientras que un flujo separado en los niveles más bajos de la atmósfera mueve el gas del lado caliente al lado más frío. Este tipo de clima nunca se ha visto antes en ningún planeta», afirma Seidel, es investigadora en el Laboratorio Lagrange, que forma parte del Observatorio de la Costa Azul, en Francia.

Metano

En condiciones normales, el metano no debería sobrevivir en las temperaturas extremas del hemisferio diurno de WASP-121b y, en principio, también se esperaría que desapareciera en el lado nocturno debido a la rápida circulación de gases entre ambas caras del planeta. Sin embargo, las observaciones muestran una presencia significativa de metano en la zona oscura, algo que sorprendió a los investigadores.

Para explicar este resultado, el equipo plantea que debe existir algún proceso que esté reponiendo de forma continua el metano en esa región. Una hipótesis apunta a potentes movimientos verticales que transportarían el gas desde capas atmosféricas más profundas, donde las temperaturas son más bajas y las condiciones favorecen su estabilidad química, especialmente en entornos ricos en carbono.

Según Evans-Soma, este hallazgo pone en cuestión los modelos actuales de circulación atmosférica en exoplanetas, ya que probablemente será necesario revisarlos para incorporar una mezcla vertical mucho más intensa de lo que se había considerado hasta ahora en el hemisferio nocturno de WASP-121b.