El telescopio James Webb halla un exoplaneta tan extraño que obliga a replantear teorías de cómo se forman los planetas
Un planeta con masa similar a Júpiter, observado por el telescopio Webb, presenta una atmósfera dominada por carbono. El hallazgo no encaja con los modelos actuales de formación.
La forma del objeto tampoco es esférica. Las fuerzas gravitacionales del púlsar lo deforman y le dan una apariencia alargada, resultado de la cercanía extrema entre ambos cuerpos.(24K-Production/Getty Images/iStockphoto)
Expansión Digital
El telescopio espacial James Webb realizó observaciones que abren nuevas preguntas sobre la forma en que se originan algunos planetas fuera del sistema solar. Las mediciones permitieron identificar una composición atmosférica que no coincide con lo que se espera en objetos de este tipo.
El resultado llevó a los investigadores a replantear las explicaciones habituales sobre cómo se forman ciertos sistemas planetarios. A continuación, se detallan las características del objeto observado y por qué su existencia representa un reto para los modelos actuales.
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Un exoplaneta con una composición atmosférica sin precedentes
La NASA informó que el telescopio James Webb observó un objeto fuera del sistema solar cuya masa es comparable a la de Júpiter y cuya atmósfera presenta una mezcla química que no coincide con la registrada en otros exoplanetas estudiados hasta ahora. El objeto recibió el nombre oficial de PSR J2322-2650b y forma parte de un entorno orbital poco común.
Las mediciones realizadas permitieron identificar que la atmósfera de este cuerpo está dominada por helio y carbono, una combinación que no se había detectado antes en un planeta con estas características. Dentro de ese entorno se identificaron nubes compuestas por partículas de carbono.
Los datos obtenidos mostraron además que, bajo las condiciones internas del planeta, el carbono puede condensarse y formar estructuras cristalinas. Este proceso se deriva directamente del contenido químico identificado.
Un sistema planetario dominado por un púlsar
(Illustration: NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI))
PSR J2322-2650b orbita un púlsar, un remanente estelar que gira con rapidez y emite haces de radiación electromagnética en intervalos regulares. Estos haces solo pueden detectarse cuando apuntan hacia la Tierra.
Este tipo de objeto central emite principalmente radiación de alta energía que no interfiere con la visión infrarroja del telescopio Webb. Esa condición permitió estudiar al planeta sin que la señal quedara dominada por la fuente central del sistema.
Investigadores involucrados en el estudio explicaron que esta configuración hizo posible obtener un espectro detallado del planeta a lo largo de toda su órbita, algo que no suele lograrse en otros conjuntos planetarios.
Lo que reveló el espectro captado por Webb
El análisis del espectro atmosférico mostró la presencia de carbono molecular, específicamente las formas C2 y C3. Este resultado contrasta con lo que se identifica de manera habitual en exoplanetas, donde suelen detectarse moléculas como agua, metano o dióxido de carbono.
El predominio de carbono molecular implica una atmósfera con casi ausencia de oxígeno y nitrógeno. A las temperaturas registradas en este planeta, el carbono tiende a unirse a otros elementos si están presentes, lo que hace que su detección como componente principal sea poco común.
Las temperaturas medidas oscilan entre 1,200 grados Fahrenheit en la región nocturna y 3,700 grados Fahrenheit en la región diurna. Bajo este rango térmico, la estructura química observada no coincide con la de otros planetas analizados dentro y fuera del sistema solar.
De acuerdo con los datos disponibles, de aproximadamente 150 planetas estudiados con suficiente detalle, ninguno había mostrado carbono molecular como componente dominante detectable en su atmósfera.
Una órbita extrema con un periodo de horas
(Illustration: NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI))
PSR J2322-2650b se encuentra a una distancia cercana a un millón de millas de su cuerpo anfitrión. Para referencia, la Tierra se ubica a unos 100 millones de millas del Sol.
Esta cercanía provoca que el planeta complete una órbita en 7.8 horas, lo que define la duración de su año. La proximidad también genera una interacción gravitacional constante entre el planeta y el objeto central.
Como consecuencia de estas fuerzas, el planeta presenta una forma alargada, distinta a la esférica, atribuida a la atracción ejercida por el cuerpo de mayor masa del conjunto.
Un sistema similar a los llamados “black widow”, pero distinto
El conjunto puede compararse con los llamados “black widow”, donde un púlsar se encuentra acompañado por un objeto de menor masa. En esos casos, el remanente estelar suele absorber material del cuerpo que lo acompaña.
En este caso, el acompañante se clasifica como exoplaneta y no como estrella convencional. La definición utilizada corresponde a cuerpos con menos de 13 masas de Júpiter que orbitan una estrella, una enana marrón o un remanente estelar como un púlsar.
De los más de 6,000 exoplanetas conocidos hasta ahora, este es el único que presenta características similares a las de un gigante gaseoso mientras orbita un púlsar. Solo se conoce un número reducido de púlsares con planetas asociados.
Por qué el origen del planeta no encaja con los modelos conocidos
Los investigadores señalaron que la composición detectada no coincide con la de un planeta formado mediante los procesos habituales. Tampoco encaja con la hipótesis de que se haya originado a partir del despojo de material de un cuerpo estelar, como ocurre en otros sistemas “black widow”.
La física nuclear no produce una estructura dominada por carbono puro bajo ese tipo de proceso. Esta limitación deja fuera los mecanismos de formación que se utilizan para explicar otros entornos planetarios conocidos.
Por esta razón, el caso de PSR J2322-2650b descarta los modelos actuales de formación planetaria y deja sin una explicación completa su origen.
Una hipótesis en desarrollo y un punto sin resolver
Uno de los coautores del estudio propuso que, conforme el planeta se enfría, el carbono y el oxígeno presentes en su interior podrían cristalizarse. En ese proceso, el carbono ascendería y se mezclaría con el helio de la atmósfera.
Esta hipótesis coincide con el contenido químico identificado. Sin embargo, no explica por qué el oxígeno y el nitrógeno no aparecen en la atmósfera, lo que mantiene abierta la investigación.
La NASA presentó este escenario como un ejemplo de cómo las observaciones del Webb generan nuevos problemas científicos además de aportar datos inéditos.
Por qué Webb permitió esta observación
El reporte destacó que la sensibilidad infrarroja del telescopio James Webb hizo posible este hallazgo. Su ubicación en el espacio y su escudo solar mantienen los instrumentos a temperaturas adecuadas para este tipo de mediciones.
La agencia indicó que un estudio con este nivel de detalle no puede realizarse desde observatorios terrestres. Webb opera como un proyecto internacional liderado por la NASA, con la participación de la Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial Canadiense.
