Un subneptuno joven es una olla a presión en la que el hidrógeno y la roca se cocinan en el mismo recipiente. Seis masas terrestres, tres por ciento de hidrógeno en masa, temperatura interior superior a 4000 K. Con ese calor, el silicato fundido y el hidrógeno no solo coexisten: se mezclan por completo, formando un único fluido supercrítico. No hay ninguna frontera entre el núcleo y la envoltura. Solo existe la binodal, una superficie invisible en el diagrama de fases donde la mezcla decide si permanece homogénea o se separa en gas y roca.

Antes se pensaba que un subneptuno era como un pastel en capas: un núcleo denso de silicato, una envoltura de hidrógeno y helio encima, y en el límite los gases solo se disuelven ligeramente en el magma según la ley de Henry. Pero los cálculos de primeros principios mostraron que a temperaturas superiores a aproximadamente 4000 K, la solubilidad deja de ser "ligera". El hidrógeno y el silicato fundido se mezclan en cualquier proporción. Los autores del nuevo trabajo construyeron un modelo en el que el propio planeta decide dónde está el límite, según la binodal del diagrama de fases H2–MgSiO3. Mientras el planeta está caliente, la binodal se encuentra a gran profundidad y casi todo el hidrógeno está oculto en el interior. A medida que se enfría, la binodal asciende y el hidrógeno se libera gradualmente de la parte de silicato, como el vapor de una papilla que se enfría.

Esta imagen simple lo cambia todo. En el modelo estándar, el planeta pierde energía principalmente por el enfriamiento de la envoltura de hidrógeno. Aquí, la fuente principal es la compresión gravitacional de la parte de silicato. El hidrógeno mezclado con la roca hace que el interior sea menos denso, y el material de silicato queda más alto en el potencial gravitatorio. Cuando el planeta se enfría y el hidrógeno sale del interior, el núcleo de silicato se contrae, liberando calor. Por eso, un planeta con miscibilidad se enfría más lentamente. A una edad de 10 a 100 millones de años, su radio es decenas de por ciento menor que el del modelo sin miscibilidad con los mismos parámetros. Tras 5 mil millones de años, los radios casi coinciden, pero por dentro todo es distinto: en el modelo con miscibilidad, el hidrógeno está distribuido por todo el planeta, no concentrado en la envoltura.

Este trabajo introduce la binodal como un límite físicamente fundamentado entre el interior y la envoltura del subneptuno, en lugar de una superficie arbitraria del océano de magma. Esto cambia la interpretación de los radios observados: la masa de hidrógeno en el planeta puede ser correcta, pero la masa de la envoltura puede estar sobreestimada varias veces, porque parte del hidrógeno está oculto en el interior. La extrapolación de la ley de Henry a altas temperaturas pasa por alto la transición de fase y conduce a errores en la estimación de la composición del interior. El modelo puede aplicarse para interpretar los radios de subneptunos jóvenes y refinar las estimaciones de la masa de sus envolturas.

El siguiente paso es incluir en el modelo hierro, helio y agua, para los que se necesitan nuevos cálculos de equilibrios de fases. También es importante relacionar la miscibilidad con los procesos de acreción de gas y pérdida de atmósfera: si el hidrógeno se hunde en el interior, el "hervido" de la envoltura tras la dispersión del disco podría ocurrir de manera diferente. Las pruebas observacionales podrían aparecer al comparar los radios de subneptunos jóvenes en cúmulos con las predicciones de los modelos con y sin miscibilidad.