El telescopio James Webb ofrece por primera vez una visión del interior de un exoplaneta
El metano encontrado en el exoplaneta WASP-107 b aporta información muy valiosa sobre la masa del núcleo y la actividad de la atmósfera.
Por la Universidad Johns Hopkins
WASP-107 b muestra una mezcla atmosférica turbulenta dentro de la envoltura de gas del planeta. Crédito: Roberto Molar Candanosa / Johns Hopkins University
WASP-107b es un exoplaneta de tipo superNeptuno que orbita alrededor de la estrella WASP-107, un poco más fría y menos masiva que el Sol, que se encuentra a 200 años luz de la Tierra, en la constelación de Virgo. Se trata de un mundo bastante esponjoso, si se compara con los gigantes gaseosos del Sistema Solar.
“Observar el interior de un planeta a cientos de años luz de distancia parece casi imposible, pero cuando se conoce la masa, el radio, la composición atmosférica y el calor de su interior, se tienen todas las piezas necesarias para hacerse una idea de lo que hay dentro y de lo pesado que es ese núcleo —explica el autor principal del trabajo, David Sing, profesor de Ciencias Planetarias y de la Tierra en la Universidad Johns Hopkins (Estados Unidos). Y añade—: Esto es algo que ahora podemos hacer para muchos planetas gaseosos diferentes en varios sistemas”.
El exoplaneta tiene mil veces menos metano de lo esperado y un núcleo doce veces más masivo que el de la Tierra.
La investigación, publicada en Nature, muestra que el planeta tiene mil veces menos metano de lo esperado y un núcleo doce veces más masivo que el de la Tierra.
WASP-107 b es un planeta gigante envuelto por una atmósfera abrasadora tan esponjosa como el algodón; el exomundo es esponjoso debido a su constitución. Estamos ante un planeta casi del tamaño de Júpiter con solo una décima parte de la masa de este.
Aunque tiene metano —un componente básico de la vida en la Tierra—, WASP-107 b no se considera habitable debido a su proximidad a su estrella madre y a la falta de una superficie sólida. Sin embargo, podría aportar pistas importantes sobre la evolución planetaria en sus últimas etapas.
En otro estudio publicado casi a la vez en Nature, otros científicos también detectaron metano con el telescopio JamesWebb y aportaron datos similares sobre el tamaño y la densidad del planeta.
Representación artística de WASP-107b y su estrella madre. Ilustración: LUCA School of Arts, Bélgica/ Klaas Verpoest (visuales), Johan Van Looveren (tipografía). Ciencia: Achrène Dyrek (CEA y Université Paris Cité, Francia), Michiel Min (SRON, Países Bajos), Leen Decin (KU Leuven, Bélgica) / Equipo europeo MIRI EXO GTO / ESA / NASA
“Queremos observar planetas más parecidos a los gigantes gaseosos de nuestro sistema solar, que tienen mucho metano en sus atmósferas— explica Sing. Y continúa—: Aquí es donde la historia de WASP-107 b se volvió realmente interesante, porque no sabíamos por qué sus niveles de metano eran tan bajos”.
WASP-107 b tiene más elementos pesados que Urano y Neptuno.
Las nuevas mediciones de metano sugieren que la molécula se transforma en otros compuestos mientras fluye hacia arriba desde el interior del planeta, interactuando con una mezcla de otros productos químicos y la luz estelar en la atmósfera superior. El equipo también midió dióxido de azufre, vapor de agua, dióxido de carbono y monóxido de carbono, y encontró que WASP-107 b tiene más elementos pesados que Urano y Neptuno.
El perfil de la química del planeta está empezando a revelar piezas clave en el rompecabezas de cómo se comportan las atmósferas planetarias en condiciones extremas, según Sing. Su equipo llevará a cabo observaciones similares durante el próximo año en otros veinticinco planetas con el telescopio James Webb.
"Nunca habíamos podido estudiar este proceso de mezcla en detalle en la atmósfera de un exoplaneta, así que esto será de gran ayuda para entender cómo operan estas reacciones químicas dinámicas— comenta Sing. Y continúa—: Es algo que definitivamente necesitamos mientras comenzamos a analizar planetas rocosos y firmas de biomarcadores".
WASP-107 b es un gigantesco Neptuno caliente que orbita alrededor de una estrella un poco más fría y menos masiva que nuestro Sol. Crédito: Roberto Molar Candanosa/Johns Hopkins University
Los científicos habían especulado que el radio sobreinflado del planeta se debía a una fuente de calor en su interior, según Zafar Rustamkulov, estudiante de doctorado en Ciencias Planetarias de la Universidad Johns Hopkins y colíder de la investigación. Al combinar modelos físicos atmosféricos e interiores con los datos del James Webb tomados del WASP-107 b, el equipo consideró cómo la termodinámica del planeta influye en su atmósfera observable.
El intenso calor está destruyendo metano y generando cantidades elevadas de dióxido y monóxido de carbono.
“El planeta tiene un núcleo caliente, y esa fuente de calor está cambiando la composición química de los gases más profundos, pero también está impulsando esta fuerte mezcla convectiva que burbujea desde el interior— explica Rustamkulov. Y añade—: Creemos que este calor está modificando la composición química de los gases, destruyendo metano y generando cantidades elevadas de dióxido y monóxido de carbono”.
Los nuevos descubrimientos también representan la conexión más clara que los científicos han sido capaces de establecer sobre el interior de un exoplaneta y la parte superior de su atmósfera, según Rustamkulov.
El año pasado, el telescopio James Webb detectó dióxido de azufre a unos 700 años luz de distancia en otro exoplaneta llamado WASP-39, lo que supuso la primera prueba de la existencia de un compuesto atmosférico creado por reacciones impulsadas por la luz estelar.
El equipo de la Universidad Johns Hopkins se centra ahora en determinar qué podría estar manteniendo caliente el núcleo, y prevé que podrían estar en juego fuerzas similares a las que causan las mareas altas y bajas en los océanos de la Tierra. Los astrónomos tienen previsto comprobar si el planeta está siendo estirado y atraído por su estrella y cómo ello podría explicar el elevado calor del núcleo.
Información facilitada por la Universidad Johns Hopkins -Adaptación: Enrique Coperías / Rexmolón Producciones
Fuente: Sing, D.K., Rustamkulov, Z., Thorngren, D.P. et al. A warm Neptune’s methane reveals core mass and vigorous atmospheric mixing. Nature (2024). DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-024-07395-z
