Un exoplaneta recién descubierto tiene que llevarse la corona del mundo más extraño que jamás hayamos visto en la Vía Láctea.
Se llama PSR J2322-2650b y todo en él es absolutamente loco. Es un Júpiter caliente que orbita alrededor de un púlsar de milisegundos, estirado en forma de limón por la gravedad de la estrella. Tiene vapor de carbono en su atmósfera y posiblemente un interior dominado por helio, y toda su atmósfera gira a una velocidad ridícula, en la dirección opuesta al giro planetario.
“Esto fue una sorpresa absoluta”, afirma el astrónomo Peter Gao del Laboratorio Carnegie de Tierra y Planetas. “Recuerdo que después de registrar los datos, nuestra reacción colectiva fue ‘¿Qué diablos es esto?'”
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No hay duda de que nuestro Universo es capaz de crear algunos mundos extraños, que abarcan desde atmósferas de algodón de azúcar hasta nubes de metal y lluvia de corindón hasta exoplanetas tipo “bala” ultradensos.
Aunque a menudo superan los límites de lo que parece posible, las propiedades y el comportamiento de la mayoría de los mundos pueden entenderse. PSR J2322-2650b desafía las explicaciones fáciles; sus propiedades realmente no encajan con ninguna vía conocida para la evolución planetaria.
“Es muy difícil imaginar cómo se obtiene esta composición extremadamente enriquecida en carbono”, dice el astrónomo Michael Zhang de la Universidad de Chicago. “Parece descartar todos los mecanismos de formación conocidos”.
Desglosémoslo, empezando por la estrella PSR J2322-2650 (igual que el exoplaneta, pero sin la “b” al final), a unos 2.055 años luz de distancia. Es un tipo de estrella degenerada conocida como púlsar de milisegundos: una estrella de neutrones con características añadidas.
Una estrella de neutrones por sí sola es bastante extrema, ya que se forma a partir del núcleo colapsado ultradenso de una estrella masiva que murió y se convirtió en supernova. Estos restos pueden tener hasta 2,3 veces la masa del Sol, agrupados en una esfera de sólo 20 kilómetros (12 millas) de diámetro.
Las estrellas de neutrones se convierten en púlsares de milisegundos cuando giran a velocidades de milisegundos (solo 3,46 milisegundos para PSR J2322-2650) mientras disparan potentes rayos de radio y radiación gamma desde sus polos a intervalos precisos.
Esto es lo que llevó al descubrimiento de PSR J2322-2650b allá por 2017. Los astrónomos notaron que la precisión que esperaban ver en los pulsos de radio de la estrella anfitriona era un poco… incorrecta. Examinaron el momento de cerca y rastrearon la interrupción hasta un compañero de masa planetaria invisible, alrededor del 80 por ciento de la masa de Júpiter, que gira alrededor del púlsar en una órbita de 7,8 horas.
Ese era el alcance de nuestro conocimiento hasta que JWST examinó más de cerca el sistema. Debido a que el telescopio espacial observa el Universo en longitudes de onda infrarrojas, pero no los rayos de radio y gamma que emiten la estrella, puede ver el exoplaneta claramente, lo que lo convierte en una excelente oportunidad de observación.
“Este sistema es único porque podemos ver el planeta iluminado por su estrella anfitriona, pero no vemos la estrella anfitriona en absoluto”, dice la astrónoma Maya Beleznay de la Universidad de Stanford. “Así obtenemos un espectro realmente prístino. Y podemos estudiar mejor este sistema con más detalle que los exoplanetas normales”.
Esto dio como resultado una serie de observaciones sobre las condiciones atmosféricas del mundo, incluida la velocidad y dirección del viento, la temperatura y la composición.
Los científicos planetarios tienen una idea aproximada, basándose en estudios previos de las atmósferas de los exoplanetas y en sus conocimientos de química básica, de cómo debería ser la atmósfera de un exoplaneta. Era posible que PSR J2322-2650b, como el primer mundo púlsar cuya atmósfera ha sido analizada, tuviera algunas rarezas, pero nadie esperaba del todo lo que revelaron las observaciones del JWST.
En primer lugar, debido a que el exoplaneta está tan cerca de la estrella, la gravedad de su anfitrión atrae su atmósfera hasta formar una pelota de fútbol. Esa atmósfera es azotada por la radiación gamma que la calienta a temperaturas de alrededor de 1.900 Kelvin (1.630 Celsius o 2.960 Fahrenheit), mucho mayores que los 1.300 Kelvin que tendría si se calentara solo con la luz de las estrellas.
La atmósfera también gira alrededor del exoplaneta en dirección oeste, en oposición al giro del planeta hacia el este, que está fijado en su órbita alrededor del púlsar.
frameborder=”0″ enable=”accelerómetro; reproducción automática; escritura en portapapeles; medios cifrados; giroscopio; imagen en imagen; compartir web” referrerpolicy=”origen-estricto-cuando-origen-cruzado” enablefullscreen>La composición planetaria es donde todo se vuelve un poco más extraño, con enormes cantidades de carbono que pueden cristalizar en lluvia de diamantes en altitudes más bajas.
“Éste es un nuevo tipo de atmósfera planetaria que nadie había visto antes”, dice Zhang. “En lugar de encontrar las moléculas normales que esperamos ver en un exoplaneta, como agua, metano y dióxido de carbono, vimos carbono molecular, específicamente C3 y C2”.
Algunas de las respuestas podrían estar en la pregunta: ¿Cómo sobrevive un planeta al colapso del núcleo de la supernova que dio origen a la estrella de neutrones? De hecho, hay una muy buena respuesta para eso. No es así, al menos en el caso del PSR J2322-2650b.
Basándose en sus propiedades, Zhang y sus colegas creen que es posible que el exoplaneta no haya comenzado como un planeta en absoluto, sino que comenzó su vida como una estrella de helio.
Los púlsares conocidos como viudas negras se encuentran en sistemas binarios con otras estrellas, a las que devoran lentamente como una araña viuda negra devora a su pareja. Esta erosión explica el helio en el interior del ‘exoplaneta’ e incluso el carbono en la atmósfera.
Aun así, quedan algunas preguntas.
“A medida que el compañero se enfría, la mezcla de carbono y oxígeno en el interior comienza a cristalizar”, dice el astrofísico Roger Romani de la Universidad de Stanford y el Instituto Kavli de Astrofísica de Partículas y Cosmología.
“Los cristales de carbono puro flotan hacia la superficie y se mezclan con el helio, y eso es lo que vemos. Pero entonces tiene que suceder algo para mantener alejados el oxígeno y el nitrógeno. Y ahí es donde hay controversia”.
Debido a que la compañera ya no tiene una masa que le permita soportar la fusión de átomos en su núcleo, ya no puede ser clasificada como una estrella, ni siquiera como una enana marrón, una prueba más que desdibuja las líneas entre planetas y estrellas.
Las observaciones futuras pueden ayudar a resolver la absoluta extrañeza de un sistema diferente a todo lo que hayamos visto antes.
“Es bueno no saberlo todo”, dice Romani. “Tengo muchas ganas de aprender más sobre lo extraño de esta atmósfera. Es fantástico tener un rompecabezas al que recurrir”.
La investigación ha sido publicada en The Astrophysical Journal Letters.