Detectan agua y dióxido de carbono en un exoplaneta caliente super-Neptuno
Un equipo internacional de astrónomos ha identificado agua y dióxido de carbono en la atmósfera del exoplaneta WASP-166b. Este hallazgo arroja luz sobre los procesos de formación planetaria y marca un hito en la exploración de mundos más allá del Sistema Solar.
Por Enrique Coperías
WASP-166b es un super-Neptuno caliente que orbita a su estrella anfitriona cada 5,44 días a una distancia de aproximadamente 10.023.057 kilómetros, con un periodo orbital muy corto que lo expone a una alta irradiación. Imagen artística generada con DALl-E
El descubrimiento de agua y dióxido de carbono en la atmósfera del exoplaneta WASP-166b marca un hito significativo en la caracterización de atmósferas exoplanetarias y en nuestra comprensión de los procesos de formación planetaria.
Utilizando el telescopio espacial James Webb (JWST) y su capacidad para realizar espectroscopía de transmisión, un equipo de investigadores, con Andrew Mayo, del Departamento de Física y astronomía de la Universidad Estatal de San Francisco State University, al frente, ha conseguido detectar agua y dióxido de carbono (CO2) con un altísimo grado de fiabilidad, un logro sin precedentes para un planeta situado en el borde del llamado desierto de Neptunos calientes.
El desierto de Neptunos calientes es una región de parámetros en la que se observa una escasez de planetas de tamaño intermedio —similares a Neptuno, con radios entre 1,5 y 7,5 veces el de la Tierra— que orbitan muy cerca de sus estrellas anfitrionas, por lo que reciben altos niveles de radiación.
Hy que recordar que una región de parámetros agrupa planetas que comparten características similares en función de variables como su radio, su masa, su distancia a la estrella anfitriona y la cantidad de energía que recibe de esta.
Algunos planetas mantienen su atmósfera en condiciones muy extremas
Este vacío se atribuye a procesos como la evaporación atmosférica, debido a la intensa irradiación; dificultades en la formación de estos planetas en estas condiciones extremas; y la migración planetaria que podría despojarles de su atmósfera.
Al encontrarse en el borde de este desierto, WASP-166b es un caso excepcional que ofrece información crucial sobre cómo algunos planetas logran mantener su atmósfera bajo condiciones tan extremas.
Este exomundo es un super-Neptuno caliente, un tipo de planeta raro que se encuentra en regiones de alta irradiación estelar. Orbita a su estrella anfitriona cada 5,44 días a una distancia de aproximadamente 10.023.057 kilómetros, con un periodo orbital muy corto que lo expone a una alta irradiación.
Espectro de transmisión de WASP-166 b a partir de POSEIDON Baseline free chemistry retrieval. Crédito: arXiv (2025). DOI: 10.48550/arxiv.2501.00609
Su estrella es ligeramente más caliente y masiva que el Sol
Sus características incluyen un radio de aproximadamente 6,9 radios terrestres, una masa de 32 masas terrestres y una temperatura de equilibrio de casi mil grados centígrados. Y como ya se ha mencionado, WASP-166b se localiza en el límite del desierto de Neptunos calientes, una región de parámetros donde pocos planetas de tamaño intermedio sobreviven debido a la intensa radiación estelar.
El exoplaneta orbita a la estrella amarilla-blanca WASP-166, que está situada a unos 368 años luz del Sol. El astro es de tipo espectral F9V, lo que significa a grandes rasgos que es ligeramente más caliente y masiva que el Sol y que está quemando hidrógeno en su núcleo como fuente de energía. Por otro lado, posee una temperatura efectiva de casi 5.800 ºC y tiene una edad de 2.100 millones de años.
Estas propiedades hacen de WASP-166 un objeto ideal para estudiar cómo influyen las características estelares en la evolución de los planetas cercanos.
Con la asistencia del James Webb
Para estudiar la de forma detallada la atmosférica de WASP-166b, Mayo y sus colegas emplearon el espectrógrafo NIRISS y la cámara NIRCam del James Webb. Recogieron dos observaciones de tránsito del planeta: una con NIRSpec BOTS G395M/F290LP (2.80–5.17 µm) y otra con NIRISS SOSS Order-1 (0.85–2.81 µm). Estas observaciones proporcionaron un espectro de transmisión detallado que permitió detectar componentes clave de la atmósfera del exoplaneta.
Recordemos que las observaciones de tránsito son una técnica para estudiar exoplanetas cuando pasan frente a su estrella desde nuestra perspectiva. Durante el tránsito, la luz de la estrella disminuye ligeramente, lo que permite medir el tamaño del planeta, su órbita y, mediante espectroscopía, analizar la composición de su atmósfera.
Sobre esta última, el análisis de los datos reveló que la atmósfera de WASP-166b está compuesta principalmente por agua y dióxido de carbono, que son las principales características del espectro obtenido. Además, se realizaron detecciones débiles de amoníaco (NH3) y de la presión de una cubierta de nubes.
Unos mundos supervivientes
El resto de la atmósfera se presume que está compuesto por gases ligeros, como helio e hidrógeno, en una proporción primordial similar a la solar.
Aunque se buscaron otros compuestos, como monóxido de carbono o metano, no se encontraron evidencias en los datos del James Webb. El planeta presenta una relación carbono/oxígeno (C/O) de aproximadamente 0,282, inferior a la de su estrella anfitriona (0,41) y considerablemente menor que la del Sol (0,55). Además, la atmósfera del exoplaneta muestra una alta metalicidad, que equivaldría a 37 veces la abundancia de elementos pesados en el Sol.
Imagen conceptual de la superficie de WASP-166b. Este exoplaneta se localiza en el límite del desierto de Neptunos calientes, una región de parámetros donde pocos planetas de tamaño intermedio sobreviven debido a la intensa radiación estelar.
La existencia de WASP-166b, con su atmósfera distintiva y su ubicación en el borde de este desierto, ofrece una valiosa oportunidad para investigar los procesos evolutivos de estos planetas que sobreviven en condicones extremas. Las altas metalicidades y las bajas proporciones de C/O observadas sugieren que estos planetas pueden formarse mediante procesos que incluyen acreción de planetesimales ricos en agua y desgasificación secundaria, seguidos por pérdidas atmosféricas significativas debido a la intensa irradiación estelar.
Según los investigadores, los resultados obtenidos pueden explicarse a través de un modelo en el que WASP-166b se formó por acreción de planetesimales, seguido de erosión del núcleo o fotoevaporación. Este estudio representa un avance en el uso del Jams Webb para explorar las atmósferas de planetas más allá de nuestro sistema solar.
Las capacidades del telescopio para alcanzar una resolución espectral sin precedentes abren la puerta a caracterizar exoplanetas más pequeños y fríos en el futuro. La comprensión de la atmósfera de WASP-166b también proporciona una base para estudios comparativos entre diferentes clases de exoplanetas, y ayuda a construir un panorama más completo de la diversidad planetaria. ▪️
Fuente: Andrew W. Mayo, Charles D. Fortenbach, Dana R. Louie, Courtney D. Dressing, Steven Giacalone, Caleb K. Harada, Emma V. Turtelboom. Detection of H2O and CO2 in the Atmosphere of the Hot Super-Neptune WASP-166b with JWST. Arxiv (2025). DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.2501.00609
