Investigadores que utilizan el telescopio espacial James Webb de la NASA han encontrado la señal más clara hasta el momento de que un planeta rocoso fuera de nuestro sistema solar está envuelto en atmósfera.
Sus observaciones de la súper Tierra ultracaliente TOI-561 b indican que este exoplaneta probablemente esté cubierto por una gruesa capa de gas asentada sobre un océano global de roca fundida.
El equipo anunció los resultados el 11 de diciembre. Cartas de revistas astrofísicas. Explican que los nuevos datos ayudan a explicar la densidad sorprendentemente baja del planeta y desafían la idea arraigada desde hace mucho tiempo de que los planetas relativamente pequeños que orbitan demasiado cerca de sus estrellas no pueden retener atmósferas.
Órbitas extremas y supertierras de periodo ultracorto
TOI-561 b tiene un radio aproximadamente 1,4 veces el de la Tierra y completa una órbita en menos de 11 horas, lo que lo sitúa en un raro grupo conocido como exoplanetas de período ultracorto.
Su estrella anfitriona es ligeramente más pequeña y más fría que el Sol, pero TOI-561 b la orbita a una distancia extremadamente cercana (la distancia entre Mercurio y el Sol es menos de un millón de millas, o una cuadragésima parte), lo que casi con seguridad lo bloquea permanentemente en un lado que mira a la estrella. Durante estos días interminables, se espera que las temperaturas aumenten muy por encima del punto de fusión de la roca normal.
El coautor de la Universidad de Birmingham, el Dr. Anjali Piet, dijo: “Necesitamos una atmósfera realmente espesa y rica en volátiles para explicar todas las observaciones. Los vientos más fuertes transportan calor hacia la noche y enfrían durante el día.
“Los gases como el vapor de agua absorberán algunas longitudes de onda de la luz infrarroja cercana emitida desde la superficie antes de ascender a través de la atmósfera. El planeta parecerá más frío porque el telescopio detecta menos luz, pero también es posible que haya nubes de silicato brillantes que reflejen la luz de las estrellas, enfriando la atmósfera”.
Sondeando la densidad inusualmente baja del planeta
Una posible explicación que los investigadores exploraron para la baja densidad del planeta es que TOI-561 b puede tener un núcleo de hierro relativamente pequeño y un manto hecho de roca que es menos denso que el interior de la Tierra.
La autora principal, Johanna Tesk, científica del Laboratorio Planetario y Terrestre Carnegie Science, dijo: “Lo que realmente distingue a este planeta es su densidad inusualmente baja. Es menos denso de lo que cabría esperar si tuviera una estructura similar a la de la Tierra.
“TOI-561 b es único entre los planetas de período ultracorto porque orbita una estrella muy antigua y pobre en hierro (dos veces más antigua que nuestro Sol) en una región de la Vía Láctea conocida como disco grueso. Debe haberse formado en un entorno químico diferente al de los planetas de nuestro propio sistema solar”.
Debido a esto, la composición del planeta puede parecerse a mundos que se formaron cuando el universo aún era relativamente joven.
Una atmósfera densa sobre un océano de magma global
El equipo también propuso que TOI-561 b podría estar envuelto en una atmósfera sustancial que haría que el planeta pareciera más grande que su cuerpo sólido por sí solo. Aunque la teoría sugiere que los planetas pequeños que permanecen bajo una intensa radiación estelar durante miles de millones de años deben perder el gas que alguna vez tuvieron, algunos de esos mundos todavía muestran signos de que son algo más que roca desnuda o lava expuesta.
Utilizando el NIRSpec (espectrógrafo de infrarrojo cercano) de Webb para medir la temperatura diurna del planeta en función del brillo del infrarrojo cercano, los investigadores probaron la idea de que TOI-561 b tiene atmósfera. Este método implica rastrear la disminución del brillo de la estrella y el sistema planetario combinados a medida que el planeta se mueve detrás de la estrella. Esto es similar a las técnicas utilizadas para sondear atmósferas en el sistema TRAPPIST-1 y otros pequeños exoplanetas rocosos.
Si TOI-561 b es una superficie rocosa desnuda sin atmósfera que transfiera calor al lado nocturno, su hemisferio luminoso debería alcanzar unos 4.900 grados Fahrenheit (2.700 grados Celsius). En cambio, los datos de NIRSpec indican temperaturas diurnas cercanas a los 3200 grados Fahrenheit (1800 grados Celsius), todavía extremadamente calientes, pero significativamente más frías de lo esperado.
Examinar el transporte de calor y las condiciones atmosféricas.
Para tener en cuenta estas temperaturas inferiores a las esperadas, los investigadores evaluaron varios escenarios. Un océano de magma global podría transportar algo de calor del día a la noche, pero sin una atmósfera el lado oscuro se solidificaría permanentemente, limitando la cantidad de energía que se puede redistribuir. Puede existir una fina capa de vapor de roca en la superficie fundida, pero esto por sí solo no proporcionaría suficiente enfriamiento para igualar las observaciones.
Aunque las mediciones de Webb respaldan firmemente la presencia de una atmósfera, persiste un enigma importante: ¿cómo puede un planeta relativamente pequeño bombardeado por una radiación tan intensa mantener una atmósfera, especialmente una que es tan sustancial?
El coautor Tim Lichenberg, de la Universidad de Groningen, Países Bajos, dijo: “Creemos que hay un equilibrio entre el océano de magma y la atmósfera. Cuando los gases salen del planeta para alimentar la atmósfera, el océano de magma los absorbe hacia el interior. Este planeta debe ser mucho, mucho más inestable que la Tierra. Ball”.
La visión a largo plazo de Webb de TOI-561 b y su misión más amplia
Los hallazgos provienen de los primeros resultados del Programa de Observadores Generales 3860 de Webb, que observó el sistema continuamente durante más de 37 horas mientras TOI-561 b completaba casi cuatro órbitas completas de su estrella. El equipo ahora está estudiando en detalle el conjunto completo de datos para precisar mejor cómo varían las temperaturas alrededor del planeta y la composición de su atmósfera.
El Telescopio Espacial James Webb es el principal observatorio científico espacial del mundo. Webb está resolviendo los misterios de nuestro sistema solar, observando mundos distantes alrededor de otras estrellas y explorando la misteriosa estructura y los orígenes de nuestro universo y nuestro lugar en él. WEB es un programa internacional liderado por los socios de la NASA, la ESA (Agencia Espacial Europea) y la CSA (Agencia Espacial Canadiense).
