Investigadores vinculados al Centro de Astrofísica y Tecnologías Afines utilizaron observaciones del Telescopio Espacial James Webb para confirmar nubes de silicato de magnesio en LTT9779b, un exoplaneta que completa una órbita alrededor de su estrella en apenas 19 horas.
SANTIAGO, CHILE – Un planeta ubicado fuera del Sistema Solar, donde las temperaturas en su lado diurno superan los 2.200 grados Kelvin, permitió obtener nuevas pistas sobre el comportamiento de las atmósferas sometidas a condiciones extremas. Un estudio liderado por investigadores vinculados al Centro de Astrofísica y Tecnologías Afines (CATA) confirmó la presencia de nubes de silicato de magnesio (Mg₂SiO₄) en LTT9779b, considerado hasta ahora el único “Neptuno ultra-caliente” conocido.
El exoplaneta, descubierto en 2020, posee dimensiones similares a Neptuno, pero se encuentra extremadamente cerca de su estrella. Esa proximidad hace que complete una vuelta alrededor de ella en solo 19 horas, además de alcanzar temperaturas capaces incluso de vaporizar determinados materiales rocosos.
Uno de los grandes interrogantes sobre LTT9779b estaba relacionado con su extraordinario brillo. El planeta refleja cerca del 80% de la luz procedente de su estrella, característica que observaciones anteriores no habían logrado atribuir con claridad a la presencia de nubes o a una concentración particularmente elevada de metales en su atmósfera.
El nuevo estudio, publicado en The Astrophysical Journal Letters, permitió avanzar en la respuesta utilizando información obtenida mediante los instrumentos NIRISS y NIRSpec del Telescopio Espacial James Webb (JWST). Estudio publicado en The Astrophysical Journal Letters
Las observaciones abarcaron diferentes longitudes de onda, desde el espectro visible hasta el infrarrojo, permitiendo estudiar con mayor detalle la composición de la atmósfera del planeta.
Nubes que ayudan a explicar su intenso brillo
Los análisis confirmaron que en el lado diurno de LTT9779b existen nubes de silicato de magnesio, un material muy diferente al agua que forma las nubes terrestres y que puede compararse con componentes presentes en rocas, vidrio o cuarzo.
Debido a las temperaturas extremas del planeta, estas partículas pueden mantenerse en su atmósfera y dispersar eficientemente la radiación procedente de su estrella, provocando que una parte considerable de la luz sea reflejada nuevamente hacia el espacio.
El hallazgo corresponde, según los investigadores, a la primera detección estadísticamente significativa de nubes en el lado diurno de un exoplaneta de masa similar a Neptuno.
“La reflectividad de LTT9779b es mucho mayor que la de cualquier otro planeta gigante gaseoso conocido. A pesar de tener el tamaño de Neptuno, este objeto es análogo a los Júpiteres ultra-calientes, con una temperatura en su lado diurno que supera los 2.200°K, donde incluso minerales refractarios como las rocas pueden vaporizarse”, explicó Suman Saha, quien fue investigador postdoctoral del CATA durante el desarrollo del trabajo.
Detectan diferentes moléculas en su atmósfera
Las observaciones del James Webb permitieron además identificar monóxido de carbono (CO) y dióxido de carbono (CO₂), junto con obtener una primera estimación de la presencia de agua (H₂O).
A partir de estos antecedentes, los científicos calcularon que el planeta presenta una relación carbono/oxígeno (C/O) considerablemente superior a la solar, característica comparable con la observada en algunos Júpiteres ultra-calientes.
“Medir con efectividad cuánto hay de cada una nos permite calcular con precisión esta relación (C/O) presente en su atmósfera, que se considera un indicador importante de la formación y la evolución de estos mundos”, explicó Saha.
El procesamiento de la información requirió además el uso de Geryon-3, clúster de supercomputación del CATA, con el cual se desarrollaron los cálculos necesarios para reconstruir la composición química de la atmósfera a partir de la luz captada por el telescopio.
“Este clúster fue fundamental para llevar a cabo los análisis de gran complejidad computacional realizados en este estudio, en particular las complejas recuperaciones atmosféricas que resultaron esenciales para detectar y caracterizar las nubes de silicato”, señaló James Jenkins, investigador principal del CATA y académico de la Universidad Diego Portales.
Nuevas pistas sobre planetas extremos
Además de explicar el intenso brillo de LTT9779b, el descubrimiento entrega información para estudiar cómo se forman y evolucionan las atmósferas de planetas expuestos a temperaturas extremas.
“El trabajo aporta algunas de las primeras pruebas observacionales de esta vía evolutiva atmosférica en atmósferas ultra-calientes, y amplía a los gigantes gaseosos del tamaño de Neptuno un escenario que antes solo se había propuesto para los del tamaño de Júpiter”, indicó Jenkins.
Los investigadores proyectan continuar estudiando estos mundos mediante nuevas observaciones del James Webb y futuros instrumentos de gran capacidad, entre ellos el Giant Magellan Telescope (GMT) y el Extremely Large Telescope (ELT).
“Estos esfuerzos tienen como objetivo comprender cómo la diversidad planetaria determina la evolución atmosférica y si los planetas con atmósferas actuales muy diferentes siguen conservando rastros de sus orígenes comunes”, concluyó Saha.
