Un equipo internacional liderado por Carnegie Science detectó la evidencia más sólida hasta ahora de una atmósfera en un planeta rocoso fuera del Sistema Solar. Se trata de TOI-561 b, una supertierra ultra-caliente que orbita muy cerca de una estrella antigua y que, según los científicos, podría albergar un océano de magma en su superficie. El hallazgo, publicado en The Astrophysical Journal Letters, proviene de observaciones realizadas con el telescopio espacial James Webb (JWST).
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TOI-561 b tiene el doble de la masa de la Tierra, pero pocas similitudes adicionales con nuestro planeta. Su órbita es tan cercana a su estrella que un año dura apenas 10,56 horas y uno de sus hemisferios permanece siempre iluminado. Aunque su estrella es más fría y menos masiva que el Sol, la proximidad extrema expone al planeta a una intensa radiación.
“Basados en lo que sabemos de otros sistemas, los astrónomos habrían predicho que un planeta así es demasiado pequeño y caliente para retener su propia atmósfera por mucho tiempo tras su formación”, explicó la investigadora posdoctoral de Carnegie, Nicole Wallack, segunda autora del estudio. “Pero nuestras observaciones sugieren que está rodeado por una manta de gas relativamente gruesa, contrariando la sabiduría convencional sobre los planetas de periodo ultra corto”.
La presencia de esta atmósfera también podría ayudar a explicar la baja densidad del planeta. “No es lo que llamamos un super-puff —o planeta ‘algodón de azúcar’— pero sí es menos denso de lo que esperaríamos si tuviera una composición similar a la de la Tierra”, señaló Johanna Teske, astrónoma de Carnegie y autora principal del artículo.
Un planeta antiguo con una química distinta
El equipo diseñó el programa de observación considerando que la baja densidad podría deberse a un núcleo de hierro pequeño y a un manto formado por rocas menos densas que las terrestres. Esta idea, dijo Teske, se relaciona con la edad y composición de la estrella: “TOI-561 b es distinto entre los planetas de periodo ultra corto porque orbita una estrella muy antigua —el doble de la edad del Sol— y pobre en hierro, ubicada en la región de disco grueso de la Vía Láctea. Debió formarse en un ambiente químico muy diferente al de los planetas de nuestro propio Sistema Solar”.
Sin embargo, una composición interna exótica no basta para explicar todos los datos. Los investigadores también sospechaban que una atmósfera gruesa podría hacer que el planeta pareciera más grande y, por tanto, menos denso.
Para comprobarlo, usaron el instrumento NIRSpec del JWST, capaz de medir el brillo infrarrojo del planeta cuando pasa detrás de su estrella. Si TOI-561 b no tuviera atmósfera, su temperatura diurna debería rozar los 2.700 grados Celsius. Pero el telescopio detectó un valor mucho menor: alrededor de 1.800 grados Celsius.
El equipo estudió distintos escenarios. Un océano de magma podría redistribuir algo de calor, pero no lo suficiente sin una atmósfera activa. Una fina capa de vapor de roca también era posible, pero demasiado delgada para generar el enfriamiento observado.
Representación de la densa atmósfera que se encuentra sobre un vasto océano de magma en TOI-561 b. Foto:NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI)
“Realmente necesitamos una atmósfera rica en volátiles para explicar todas las observaciones”, afirmó la coautora Anjali Piette. “Vientos fuertes enfriarían el lado diurno al transportar calor hacia la noche. Gases como el vapor de agua absorberían parte de la luz infrarroja antes de escapar al espacio. También es posible que existan nubes brillantes de silicatos que reflejen la luz estelar”.
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La gran incógnita es cómo un planeta tan pequeño y expuesto conserva una atmósfera significativamente densa. “Pensamos que hay un equilibrio entre el océano de magma y la atmósfera”, señaló Tim Lichtenberg. “Es como una bola de lava mojada”.
El equipo continúa analizando más de 37 horas de datos obtenidos durante casi cuatro órbitas completas del planeta, con el fin de mapear su temperatura y precisar la composición de su atmósfera. “Lo más emocionante es que este nuevo conjunto de datos está abriendo más preguntas de las que responde”, concluyó Teske.
REDACCIÓN CIENCIA
