Astrónomos que usan el telescopio espacial James Webb de la NASA (Jwst) han descubierto la tumultuosa historia de un exoplanet lejano e infernamente caliente que está siendo estirado y quemado por su estrella.
El planeta, conocido como WASP-121Bestá encerrado en una órbita peligrosamente cercana alrededor de una estrella aproximadamente a 900 años luz de distancia que es más brillante y más caliente que nuestro sol. Encerrado en una órbita abrasadora de 30 horas, el mundo se encuentra tan cerca de su estrella que las intensas fuerzas de marea lo han deformado en una forma de fútbol, dejándolo al borde de ser destrozado por la gravedad. Un lado del planeta enfrenta su estrella de forma permanente, horneando a temperaturas de más de 3.000 ° C (5,400 ° F), lo suficientemente caliente como para que llove de hierro líquido. Incluso el hemisferio opuesto, encerrado en la noche eterna, a fuego lento a 1.500 ° C (2.700 ° F). Este entorno extremo hace que WASP-121B sea uno de los planetas más hostiles jamás observados, y un objetivo valioso para la ciencia planetaria.
Ahora, usando el Telescopio espacial James Webb‘S (JWST) cerca del instrumento de espectrógrafos infrarrojos, o NIRSPEC, un equipo dirigido por el astrónomo Thomas Evans-Soma de la Universidad de New Castle en Australia detectó un cóctel de moléculas en la atmósfera del planeta que cada uno lleva pistas químicas a su dramático viaje. Estos incluyen vapor de agua, monóxido de carbono, metano y, por primera vez en una atmósfera planetaria, monóxido de silicio.
Juntos, cuentan una historia de origen dramática de WASP-121B escrita en vapor y piedra, descrita en dos papeles Publicado el lunes (2 de junio).
“Estudiar la química de los planetas ultra calientes como WASP-121B nos ayuda a comprender cómo funcionan las atmósferas gigantes de gas en condiciones de temperatura extrema”, dijo Joanna Barstow, una científica planetaria de la Universidad Abierta del Reino Unido y coautora de ambos nuevos estudios, en un declaración.
Los hallazgos de ambos estudios sugieren que WASP-121B no se formó donde está hoy. En cambio, probablemente se originó en una región más fría y más distante de su sistema planetario, similar a la zona entre Júpiter y Urano en nuestra cuenta sistema solar. Allí, habría acumulado ICES ricos en metano y elementos pesados, incrustando una firma química distinta en su atmósfera de crecimiento.
Más tarde, las interacciones gravitacionales, posiblemente con otros planetas, habrían enviado una espiral WASP-121B hacia adentro hacia su estrella. A medida que se acercaba, su suministro de guijarros helados y ricos en oxígeno se habría cortado, pero debería haber podido continuar reuniendo gas rico en carbono. Esto explicaría por qué la atmósfera del mundo hoy contiene más carbono que oxígeno, un desequilibrio químico que ofrece una instantánea de su viaje a través del disco.
Para dar sentido a los complejos datos atmosféricos, el segundo equipo de investigadores, dirigido por Cyril Gapp del Instituto Max Planck de Astronomía en Alemania, creó modelos 3D de la atmósfera del planeta, que representa las grandes diferencias de temperatura entre los lados del día y la noche. Sus simulaciones, descritas en un artículo publicado en la revista astronómica, ayudaron a separar las señales de diferentes regiones del planeta a medida que orbitaba, revelando cómo las moléculas cambian y circulan en toda la órbita.
Entre las moléculas recientemente detectadas, la presencia de monóxido de silicio fue particularmente reveladora, dicen los científicos, ya que generalmente no se encuentra en la forma gaseosa que observaron. En cambio, los investigadores sugieren que este gas estaba originalmente bloqueado en minerales sólidos como cuarzo dentro de los planetesimales del tamaño de asteroides que se estrelló contra el planeta joven. Con el tiempo, a medida que el planeta crecía y espiralizaba hacia su estrella, esos materiales habrían sido vaporizados y mezclados en su atmósfera, según uno de los nuevos artículos, publicados en la astronomía de la naturaleza.
En el lado de “noche” más fresco de WASP-121B, los investigadores encontraron una abundancia de gas metano. Esto fue una sorpresa ya que el metano generalmente se descompone bajo tal calor, señala el estudio.
“Dado lo caliente que es este planeta, no esperábamos ver el metano en su noche”, dijo en un coautor de estudio Anjali Pietet, profesora asistente de astronomía en la Universidad de Birmingham, en un declaración.
Su presencia sugiere que el metano se está reponiendo, probablemente sacado de capas más profundas y frías de la atmósfera.
“Esto desafía a los modelos dinámicos de Exoplanet, que probablemente necesitarán adaptarse para reproducir la fuerte mezcla vertical que hemos descubierto en la noche de WASP-121B”, el autor principal del estudio Thomas Evans-Soma de la Universidad de New Castle en Australia agregó en otro declaración.