atmósferas de exoplanetas del JWST

La orquesta toca fortissimo y, en la tercera fila, alguien susurra. Escuchar ese susurro es la tarea con la que se han topado los astrónomos en la estrella HR 8799: cuatro planetas gigantes brillantes ahogan la luz tenue de un posible quinto, escondido muy cerca de la estrella. El sistema HR 8799 es un campo de pruebas para la observación directa de exoplanetas.

El telescopio espacial JWST apuntó su lente hacia el abrasador mundo rocoso 55 Cancri e y vio una densa envoltura gaseosa. En cambio, la más fría TRAPPIST-1 b, que orbita a una tenue enana roja, no mostró envoltura alguna: roca desnuda. El panorama resultó invertido: los planetas calientes retienen atmósfera, los fríos la pierden.

Dos estrellas, AF Lep A y ε Indi A, se convirtieron en el centro de atención. Con el espectrógrafo GHOST en el telescopio Gemini, los astrónomos descompusieron su luz en colores y, mediante las líneas de absorción, determinaron cuánto carbono, oxígeno, azufre y otros trece elementos hay en sus atmósferas.

En marzo de 2023, el telescopio espacial James Webb apuntó sus instrumentos al cometa de período corto 81P/Wild 2.

2,41 horas. Exactamente eso dura un día en SIMP 0136 — un planeta errante solitario a 6,1 pársecs de nosotros. Esto es el doble de lejos que Próxima Centauri. Su masa está entre 12,7 y 17,8 masas de Júpiter, en el límite entre planeta y estrella.

El borde del reflector. Basta con apagar la luz cegadora de la estrella central y aparece un teatro de sombras. El coronógrafo del JWST, como un denso telón, ocultó la estrella TW Hydrae, y en el escenario de 120 unidades astronómicas de largo (cuatro veces la distancia a Neptuno) cobró vida su disco de acreción.

El agua puede ser de muchas clases. No solo dulce o salada, sino también «pesada», si en su molécula, en lugar del hidrógeno común, se encuentra el deuterio, su hermano más masivo. A esa agua se la llama HDO, y es un auténtico pasaporte cósmico: según la cantidad de deuterio en el agua, se puede saber dónde y cuándo nació esa agua.

Entre los abrasadores exoplanetas que giran peligrosamente cerca de sus estrellas, se esconde un secreto de nacimiento. Hace casi tres décadas, Michel Mayor y Didier Queloz descubrieron el primer mundo de este tipo, y desde entonces los astrónomos se preguntan: ¿cómo es que un gigante gaseoso termina…

Cuando el telescopio JWST descompone la luz de un lejano exoplaneta en un espectro, lee una crónica química. Pero esta crónica no es una verdad monolítica, sino una atmósfera que la radiación estelar reescribe constantemente.

La luz de una estrella lejana lleva consigo el susurro silencioso de las atmósferas de los planetas que la orbitan. Captarlo ha sido durante mucho tiempo como intentar distinguir un susurro en una catarata rugiente.

Cuando una estrella muere, se convierte en una enana blanca: una densa esfera de carbono y oxígeno del tamaño de la Tierra. Predichas por Subrahmanyan Chandrasekhar, estos objetos se consideraron durante mucho tiempo cementerios sin vida.

El telescopio James Webb se ha asomado a un extraño mundo doble. En él, una estrella muerta —una enana blanca— asa lentamente a su compañera, una enana marrón. El objeto, llamado ZTFJ0038+2030, completa una órbita en apenas unas horas. Un lado de la enana marrón está siempre de cara a la blanca, como la Luna a la Tierra.

A cientos de años luz de nosotros hay un planeta que parece un espejo gigante. LTT9779b refleja gran parte de la luz que recibe, mucho más de lo que cabría esperar de un cuerpo del tamaño de Neptuno. Los astrónomos llevaban tiempo discutiendo qué lo hace tan brillante: una neblina metálica densa de carbono o una capa de nubes.

A 158 años luz de nosotros, alrededor de la tenue estrella enana roja TOI-6894, se mueve pausadamente un planeta. Su año dura menos de dos días terrestres, pero él mismo es un mundo fresco con una temperatura de equilibrio de unos 420 K, ligeramente más caliente que una sauna.

Un mundo donde el año dura apenas un día y medio terrestre y la estrella en el cielo es cientos de veces más grande que nuestro Sol. Ese es KELT-9 b, un gigante gaseoso calentado a temperaturas en las que el hierro se evapora.

El planeta WASP-121 b no es solo una bola caliente. Es un mundo donde el hierro se evapora y el cielo brilla con su propio calor. Una nueva mirada ha ayudado a entender de qué "ingredientes" se formó.

El planeta WASP-121 b es un gigante gaseoso, calentado hasta 2500 °C. Siempre mira a su estrella con una misma cara, como un globo terráqueo congelado bajo una lámpara. Pero cuando pasa frente al disco estelar, su rotación nos muestra diferentes facetas, como si giraran lentamente ese globo para que podamos ver todos los rincones.

Un planeta se desliza sobre el disco de su estrella y, por un instante, se convierte en una linterna. Tapa una diminuta porción de la superficie, permitiendo ver detalles que de otro modo escapan a la mirada. Así es como los astrónomos han mirado en el interior de las manchas oscuras de la estrella V1298 Tauri, una joven gemela de nuestro Sol.

La atmósfera de Titán, descubierto por Christiaan Huygens, es opaca para los telescopios ordinarios. Pero el análisis espectral encuentra 'ventanas' de transparencia — regiones estrechas donde la neblina se abre.

Una manguera contra incendios golpea un ventisquero. El agua no solo empuja la nieve: en el punto de impacto se producen salpicaduras, vapor y estruendo. De manera similar se comportan los chorros — estrechos haces de materia que salen de las cercanías de un agujero negro a gran velocidad.

Las enanas rojas son herreras incansables de los destinos planetarios. Su radiación, como un martillo, expulsa las envolturas gaseosas, dejando solo núcleos rocosos desnudos. En las profundidades de la constelación de Hércules, alrededor de la tenue enana M GJ 3929, orbita un mundo del tamaño de una Tierra y…

Astrónomos, utilizando el telescopio espacial JWST (James Webb Space Telescope), han investigado por primera vez en detalle la atmósfera de la joven exoplaneta V1298 Tau c.

Una guardería donde unos niños moldean castillos de arena y otros ya juegan con bloques de construcción. Así se ve, más o menos, el sistema de la estrella V1298 Tau: tiene solo 20 millones de años —en términos cósmicos, acaba de salir de la cuna—. A su alrededor orbitan varios planetas, y dos de ellos, b y e, resultaron ser asombrosamente diferentes.

Cuando un planeta pasa por delante del borde de su estrella, la estrella ilumina su atmósfera, igual que el sol del atardecer resalta las nubes sobre el horizonte. Ese breve instante, que dura apenas unos minutos, lleva la huella de los gases a través de los cuales ha pasado la luz estelar.

Una olla de lava hirviendo tapada con una tapa gruesa de gas. Así son más o menos los subneptunos, planetas muy comunes en otros sistemas estelares pero ausentes en el nuestro. Bajo una gruesa atmósfera de hidrógeno, se agita un océano de magma ardiente. Y no calla: las sustancias químicas del interior se filtran al aire y dejan en él sus «huellas».

Más allá de Neptuno, en el cinturón helado, los astrónomos observaron cómo el objeto (612533) 2002 XV93 ocultó por un instante una estrella distante.

El vapor sobre una olla hirviendo tiñe ligeramente la luz de una linterna: retiene algunos colores y deja pasar otros. Así, más o menos, se estudia el aire de los planetas lejanos. Cuando un planeta pasa frente a su estrella, una diminuta parte de la luz estelar atraviesa su atmósfera, y las moléculas dejan en el espectro bandas oscuras, sus "huellas dactilares".

La luz de una estrella lejana se filtra a través de la envoltura gaseosa de un planeta, y los astrónomos intentan adivinar de qué está hecha esa envoltura. Así se estudian las atmósferas de mundos que no se pueden tocar. Cuando el planeta pasa frente al disco de su sol, su velo gaseoso intercepta brevemente parte de los rayos.

El planeta WASP-121 b siempre muestra la misma cara a su estrella, como una piedra en una hoguera. El lado diurno está tan caliente que el hidrógeno común —ese mismo que forma la mayor parte del universo— no aguanta: sus moléculas se rompen en átomos sueltos, y la temperatura se invierte: cuanto más arriba, más calor.

Los astrónomos apuntaron el JWST hacia la exoplaneta rocosa LHS 3844 b, un mundo en torno a una estrella lejana donde un año dura solo 11 horas. El planeta siempre muestra la misma cara a su estrella: en el lado diurno hay un calor perpetuo de 770°C, mientras que el lado nocturno está sumido en una oscuridad helada.

Un planeta gigante flota en el espacio en total soledad, alejado de su estrella a una distancia 160 veces mayor que el camino del Sol a Plutón. La luz de su estrella madre llega tan débil que la temperatura en la superficie apenas supera los 200 grados Celsius, más o menos como en una sauna bien caliente.

El viento solar —una corriente de partículas cargadas proveniente del Sol— choca contra el tenue gas que llena el espacio entre las estrellas. En la colisión nace un débil resplandor de rayos X. Para los astrónomos es como una neblina frente a los faros: les impide distinguir objetos lejanos.

El olor a pan recién hecho delata sin error la cercanía de una panadería. Pero para saber si en ese momento se está horneando, más que captar el aroma en sí, importa percibir su intensificación: un flujo continuo de aire caliente saliendo del horno.

Un mundo que durante años se negó a mostrar su rostro. El planeta GJ 1214 b es exactamente ese caso. Es más grande que la Tierra, pero más pequeño que Neptuno, y su densa envoltura hacía que su atmósfera fuera invisible para los telescopios: la luz de la estrella la atravesaba sin dejar huellas claras.

Una sartén al rojo vivo en la cocina brilla en la oscuridad, pero si la tapas, el calor se escapa más despacio y la superficie no parece tan brillante. Algo así ocurre con el planeta HD 3167 b: siempre está de cara a su estrella, y el lado diurno se calienta hasta temperaturas que funden las rocas.

La luz de una estrella lejana nunca es uniforme. Tiembla como el aire sobre el asfalto caliente. Cuando los astrónomos apuntaron el James Webb hacia la estrella TOI 700, vieron ese temblor con especial claridad: cada 16 minutos, el brillo cambiaba en una fracción diminuta: solo 46 millonésimas.Para comparar: si colocaras una bombilla a un kilómetro de…

Cuando un exoplaneta eclipsa momentáneamente su estrella, la luz estelar atraviesa su atmósfera y absorbe su sabor químico. Esta técnica —el método de tránsito— es la esencia del telescopio James Webb.

La luz de una estrella lejana, al atravesar la atmósfera del planeta K2-18b, dejó unas peculiares "huellas dactilares" en el espectro. Los astrónomos recogieron esa luz durante 420 horas con el telescopio espacial James Webb y la descompusieron en colores, como un arcoíris.

Cuando un planeta pasa frente a su estrella, la luz atraviesa su atmósfera y absorbe el sabor de los gases. Cada gas deja en la luz su huella de color — un trazo amargo o dulce. Los científicos intentan leer esta receta: qué sustancias y en qué proporciones se mezclan en el aire de un mundo extraño.

Siete horas: eso dura el año en el planeta TOI-4552b. Se precipita alrededor de su estrella más rápido que algunas lunas alrededor de la Tierra. La estrella es una tenue enana roja, cuatro veces más pequeña que el Sol, pero el planeta está tan pegado a ella que recibe cientos de veces más calor que nosotros.