Atmósfera espesa y temperaturas de 1.800 ºC: así es el nuevo exoplaneta rocoso observado por el James Webb

El planeta TOI-561 b, una supertierra ultracaliente situada fuera de nuestro sistema solar, está rodeado por una gruesa capa de gases que cubren un océano global de magma. Es la evidencia más fuerte hallada hasta ahora de una atmósfera en un exoplaneta rocoso.

El hallazgo, realizado por un equipo de científicos de la Universidad de Birmingham (Reino Unido), ha sido posible gracias a las observaciones del telescopio espacial James Webb (JWST), operado por la NASA, la Agencia Espacial Europea (ESA) y la canadiense CSA.

Para los autores, este hallazgo explicaría la densidad inusualmente baja del planeta, a la vez que desafía la creencia establecida de que los planetas relativamente pequeños tan cerca de sus estrellas no pueden tener atmósferas. Los detalles del hallazgo se publican este jueves en la revista The Astrophysical Journal Letters.

Con un radio 1.4 veces el de la Tierra y un período orbital de menos de 11 horas, TOI-561 b pertenece a una clase rara de objetos conocidos como exoplanetas de período ultracorto.

Aunque su estrella anfitriona es solo un poco más pequeña y más fría que el Sol, TOI-561 b orbita tan cerca de ella (a 1,6 millones de kilómetros) que la temperatura de su lado diurno supera amplia y permanentemente la temperatura de fusión de la roca.

Una explicación que el equipo consideró para la baja densidad del planeta fue que podría tener un núcleo de hierro relativamente pequeño y un manto hecho de roca que no es tan densa como la roca dentro de la Tierra.

«Lo que realmente distingue a este planeta es su densidad anómalamente baja. Es menos denso de lo que esperarías si tuviera una composición similar a la de la Tierra», apunta la autora principal, Johanna Teske, del Laboratorio de Ciencias de la Tierra y los Planetas de Carnegie Science.

«TOI-561 b es distinto entre los planetas de período ultracorto en que orbita una estrella muy antigua, pobre en hierro en una región de la Vía Láctea conocida como el disco grueso. Debe haberse formado en un ambiente químico muy diferente al de los planetas de nuestro propio sistema solar», sugiere Teske.

El equipo también sospechaba que TOI-561 b podría estar rodeado por una atmósfera espesa que lo hace parecer más grande de lo que es. Aunque los planetas pequeños que han pasado miles de millones de años cocinándose en la radiación estelar abrasadora no se espera que tengan atmósferas, algunos muestran signos de que no son solo roca desnuda o lava.

Usando el NIRSpec (Espectrógrafo de Infrarrojo Cercano) de Webb para medir la temperatura del lado diurno del planeta, los investigadores probaron la hipótesis de que TOI-561 b tiene una atmósfera.

Si TOI-561 b es una roca desnuda sin atmósfera para transportar el calor al lado nocturno, su temperatura diurna debería acercarse a los 2.700 ºC pero las observaciones de NIRSpec muestran que está más cerca de los 1.800 ºC, extremadamente caliente, pero mucho más frío de lo esperado.

Para explicar los resultados, el equipo consideró varios escenarios diferentes. El océano de magma podría hacer circular algo de calor, pero sin atmósfera, el lado nocturno estaría sólido, lo que limitaría el flujo desde el lado diurno.

Otra posibilidad es que haya una fina capa de vapor de roca en la superficie del océano de magma, pero por sí sola tendría un efecto de enfriamiento mucho menor que el observado.