Astrónomos dirigidos por la Universidad Northwestern han descubierto una característica inusual alrededor del famoso “Planeta Rosa”: un cielo lleno de nubes saladas.
Durante más de una década, el mundo antiguo, conocido por su neblina rosada, sigue siendo un misterio perdurable en la astronomía. Como uno de los compañeros planetarios más fríos jamás fotografiados directamente, es tan débil que los científicos han tenido dificultades para analizar su luz desde la Tierra. Ahora, las observaciones del Telescopio Espacial James Webb (JWST) han revelado una atmósfera llena de nubes y otras sustancias químicas exóticas no observadas anteriormente.
Los hallazgos proporcionan algunas de las primeras pruebas directas de que un objeto planetario frío puede tener nubes de sal en su atmósfera, lo que confirma una predicción que los científicos hicieron hace más de 15 años. Los resultados también destacan la capacidad del JWST para estudiar mundos extremadamente fríos y oscuros más allá del alcance de los observatorios terrestres.
El estudio fue publicado el 18 de junio. Revista astronómica.
“El Planeta Rosa es el compañero más genial jamás descubierto utilizando instrumentos terrestres”, dijo Anish Baburaj de Northwestern, quien dirigió el estudio. “Muchos equipos alrededor del mundo hicieron observaciones de seguimiento para estudiar su luz, pero no estaba demasiado preparada para instrumentos terrestres. Se convirtió en un objetivo perfecto para JWST. Cuando finalmente obtuvimos su espectro, inmediatamente pareció interesante. Pero una vez que comenzamos a profundizar en los datos, nos dimos cuenta de que no se parecía a nada que habíamos analizado antes”.
Baburaj, investigador de exoplanetas, es becario postdoctoral en el Centro de Exploración e Investigación Interdisciplinaria en Astrofísica (CIERA) de Northwestern. En el proyecto también participaron científicos del Instituto Científico del Telescopio Espacial (STScI), incluido Marshall Perrin, quien diseñó el programa de observación del objeto. Perrin forma parte del equipo científico del telescopio JWST, que ayuda a desarrollar el observatorio y respalda sus operaciones en curso.
Un mundo frío con una identidad incierta
Descubierto por primera vez en 2013, el planeta rosa, conocido oficialmente como GJ 504 b, orbita una estrella similar al Sol a unos 57 años luz de la Tierra. A pesar de su apodo, los investigadores no están seguros de que en realidad sea un planeta.
Con una masa aproximadamente 25 veces mayor que la de Júpiter, GJ 504 b se encuentra cerca del límite entre los planetas gigantes y las enanas marrones. Debido a esta ambigüedad, los astrónomos lo clasifican como un “compañero de masa planetaria”, un objeto con una masa similar a la de un planeta que orbita una estrella.
Su baja temperatura se sumó a su intriga. La mayoría de los exoplanetas fotografiados directamente tienen temperaturas de entre 1.000 y 2.000 grados Fahrenheit. En comparación, GJ 504 b tiene aproximadamente 550 grados Fahrenheit (290 grados Celsius), aproximadamente la misma temperatura que el interior de un horno para hornear pan.
Según Baburaj, la edad de la materia ayuda a explicar su relativa frialdad. Los planetas gigantes comienzan su vida extremadamente calientes y se enfrían lentamente a lo largo de miles de millones de años. Una nueva investigación estima que GJ 504 b tiene entre 2.500 y 4.000 millones de años.
James Webb publica espectros planetarios
Para investigar el objeto, Baburaj y sus colegas utilizaron JWST para captar su tenue luz. Luego aplican técnicas de procesamiento avanzadas para eliminar el resplandor de las estrellas anfitrionas, mucho más brillantes.
Este método permitió al equipo obtener el espectro del compañero, que separa la luz en los colores que la componen. Debido a que diferentes elementos y moléculas dejan firmas únicas en un espectro, los científicos pueden usar esta información para determinar la composición de la atmósfera.
“En el pasado, otros astrónomos observaron a su compañero durante una noche entera con los telescopios más grandes del mundo para obtener un espectro”, dijo Baburaj. “Y no vieron el objeto. Con JWST, toda nuestra observación duró aproximadamente dos horas y tuvimos éxito”.
Resolviendo un antiguo misterio de las nubes de sal
Las observaciones revelaron una atmósfera que contenía vapor de agua, metano, dióxido de carbono, amoníaco y otras moléculas.
Cuando los investigadores intentaron recrear la atmósfera utilizando modelos informáticos, se toparon con un problema. Es posible que las observaciones solo correspondan a condiciones atmosféricas que no parecen físicamente realistas.
La solución surgió cuando el equipo añadió nubes a los modelos. Una vez incluida la nube, las extrañas anomalías desaparecieron. Los resultados sugieren que las nubes de sal están oscureciendo capas más profundas de la atmósfera y afectando la luz que eventualmente llega al JWST.
“Hicimos simulaciones con nubes y los resultados son consistentes con lo que sabemos sobre los planetas fríos”, dijo Baburaj. “Probamos tres tipos diferentes de nubes, y la nube de sal encaja mejor. Cuando tomamos en cuenta la nube de sal, suprime la firma de moléculas escondidas en lo profundo de la atmósfera de su compañera. Entonces, los resultados se vuelven físicamente posibles”.
El espectro también sugiere que GJ 504 b puede contener cantidades inusualmente grandes de elementos pesados, a los que los astrónomos a menudo se refieren como metales. Aún así, persiste la cuestión de cómo se formó el objeto. La evidencia actual sugiere que pudo haberse originado a través de procesos de formación de planetas o de pequeños procesos de formación de estrellas.
Una nueva forma de estudiar mundos alienígenas fríos
Baburaj cree que los métodos desarrollados para este estudio podrían ayudar a los científicos a investigar otros cuerpos planetarios fríos y oscuros.
Por ejemplo, Júpiter tiene nubes hechas de hielo de amoníaco. Aunque los instrumentos actuales aún no pueden estudiar directamente esas capas de nubes con el mismo detalle, la detección de nubes de sal alrededor de GJ 504 b sugiere que los astrónomos se están acercando a ese objetivo.
“Esta es la primera vez que descubrimos que las nubes de sal son importantes para explicar el espectro de un objeto”, dijo Baburaj. “Es un buen recordatorio para tener en cuenta las nubes en nuestros modelos”.
La investigación, “Alto contraste JWST-TST: la primera espectroscopia directa de GJ 504 b revela nubes y posible enriquecimiento de metales”, contó con el apoyo de la NASA (número de premio 80NSSC20K0586).
