Webb revela el origen del exoplaneta ultracaliente WASP-121b        

Por: Markus Nielbock, Sociedad Max Planck.

02 de junio de 2025

La ilustración sugiere que el planeta en formación había despejado su órbita distante de guijarros sólidos, que almacenaban agua en forma de hielo. Como resultado, la brecha impidió que más guijarros llegaran al planeta. WASP-121b debió migrar posteriormente desde las regiones frías y externas hacia el disco interior, donde ahora orbita cerca de su estrella. Crédito de la imagen: T. Müller (MPIA/HdA - CC BY-SA).

Las observaciones con el Telescopio Espacial James Webb (JWST) han proporcionado nuevas pistas sobre cómo se formó el exoplaneta WASP-121b y dónde podría haberse originado en el disco de gas y polvo que rodea a su estrella. Estos hallazgos se derivan de la detección de múltiples moléculas clave: vapor de agua, monóxido de carbono, monóxido de silicio y metano. Con estas detecciones, un equipo dirigido por los astrónomos Thomas Evans-Soma y Cyril Gapp logró compilar un inventario del carbono, el oxígeno y el silicio en la atmósfera de WASP-121b.

La detección de metano, en particular, también sugiere fuertes vientos verticales en la cara nocturna, más fría, un proceso que a menudo se ignora en los modelos actuales. WASP-121b es un planeta gigante ultracaliente que orbita su estrella anfitriona a una distancia de tan solo el doble del diámetro de esta, completando una órbita en aproximadamente 30,5 horas. El planeta presenta dos hemisferios diferenciados: uno que siempre está orientado hacia la estrella anfitriona, con temperaturas que localmente superan los 3000 °C, y un hemisferio nocturno eterno donde las temperaturas descienden hasta los 1500 °C.

Dado que muchos compuestos químicos están presentes en forma gaseosa, los astrónomos utilizan WASP-121b como un laboratorio natural para investigar las propiedades de las atmósferas planetarias. El equipo concluyó que WASP-121b probablemente acumuló la mayor parte de su gas en una región lo suficientemente fría como para que el agua permaneciera congelada, pero lo suficientemente cálida como para que el metano (CH₄) se evaporara y existiera en estado gaseoso. Dado que los planetas se forman dentro de un disco de gas y polvo que rodea a una estrella joven, estas condiciones se dan a distancias donde la radiación estelar crea las temperaturas adecuadas.

El silicio se detectó como gas de monóxido de silicio (SiO), pero entró originalmente en el planeta a través de material rocoso, como el cuarzo, almacenado en planetesimales (esencialmente asteroides), tras adquirir la mayor parte de su envoltura gaseosa. La formación de planetesimales lleva tiempo, lo que indica que este proceso ocurrió durante las últimas etapas del desarrollo planetario. La formación de planetas comienza con partículas de polvo helado que se adhieren y crecen gradualmente hasta convertirse en guijarros de centímetros a metros de tamaño. Atraen el gas y las partículas pequeñas circundantes, acelerando su crecimiento.

Estas son las semillas de futuros planetas como WASP-121b. La fricción del gas circundante hace que las partículas en movimiento se desplacen en espiral hacia la estrella. A medida que migran, el hielo que contienen comienza a evaporarse en las regiones interiores más cálidas del disco. Mientras los planetas jóvenes orbitan sus estrellas anfitrionas, pueden crecer lo suficiente como para abrir brechas sustanciales en el disco protoplanetario. Esto detiene la deriva de guijarros hacia el interior y el suministro de hielo incrustado, pero deja suficiente gas disponible para construir una atmósfera extendida.

En el caso de WASP-121b, esto parece haber ocurrido en un lugar donde las partículas de metano se evaporaron, enriqueciendo con carbono el gas que el planeta aportaba. En cambio, las partículas de agua permanecieron congeladas, reteniendo el oxígeno. A las altísimas temperaturas del lado diurno de WASP-121b, el metano es altamente inestable y no estará presente en cantidades detectables. Los astrónomos han determinado que, en planetas como WASP-121b, el gas del hemisferio diurno debería mezclarse con el hemisferio nocturno, relativamente frío, a una velocidad mayor a la que la composición del gas puede adaptarse a las temperaturas más bajas.

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