El clima del exoplaneta que no llega a imaginar ni la ciencia ficción: así es WASP-121b

Un equipo de astrónomos ha mapeado por primera vez la estructura de la atmósfera de un planeta en 3D y ha descubierto que tiene tres capas: una con vientos cargados de hierro, otra intermedia con una corriente de chorro muy rápida que lleva sodio, y una superior de vientos de hidrógeno. Este intrincado patrón climático que no se había visto jamás en ningún planeta. Además, un lado del planeta es abrasador, ya que siempre está mirando hacia la estrella, mientras que el otro es mucho más frío.

El estudio de este exoplaneta, que se ha hecho combinando las cuatro unidades del telescopio Very Large Telescolpe (VLT) del Observatorio Europeo Austral (ESO), abre la puerta a estudios más detallados de la composición química y el clima de otros mundos.

"La atmósfera de este planeta se comporta de maneras que desafían nuestra comprensión de cómo funciona el clima, no solo en la Tierra, sino en todos los planetas. Parece sacado de la ciencia ficción", explica Julia Victoria Seidel, investigadora del ESO en Chile y autora principal del estudio. El planeta WASP-121b (también llamado Tylos) está a unos 900 años luz de distancia, en la constelación de Puppis, y es un Júpiter ultracaliente, un gigante gaseoso que orbita alrededor de su estrella anfitriona tan cerca que un año allí dura solo unas 30 horas terrestres.

El estudio, cuyos detalles se han publicado este martes en la revista Nature, ha contado con la participación de científicos del Centro de Astrobiología (CAB), del Instituto de Astrofísica de Canarias, y del Instituto de Física de Partículas y del Cosmos de la Universidad Complutense de Madrid.

Un chorro de aire

El equipo ha estudiado las profundidades de la atmósfera de Tylos creando un mapa en tres dimensiones de la estructura de la atmósfera que ha permitido que por primera vez la comunidad astronómica haya podido estudiar la atmósfera de un planeta fuera de nuestro Sistema Solar con tanto detalle.

"Lo que vimos fue sorprendente: una corriente en chorro hace girar el material alrededor del ecuador del planeta, mientras que un flujo separado en los niveles más bajos de la atmósfera mueve el gas del lado caliente al lado más frío. Este tipo de clima no se ha visto antes en ningún planeta", destaca Seidel.

La corriente en chorro observada se extiende por la mitad del planeta, ganando velocidad y agitando violentamente la atmósfera superior a medida que cruza el lado caliente de Tylos. "En comparación, incluso los huracanes más fuertes del Sistema Solar parecen tranquilos", añade la investigadora.

Combinar las señales

Para desvelar la estructura tridimensional de la atmósfera del exoplaneta, el equipo usó el instrumento ESPRESSO del VLT de ESO para combinar la luz de sus cuatro grandes unidades de telescopio en una sola señal y recoger así cuatro veces más de luz que con una sola unidad de telescopio individual.

Al observar el planeta durante un tránsito completo frente a su estrella anfitriona, ESPRESSO pudo detectar firmas de múltiples elementos químicos, detectando, como resultado, las diferentes capas de la atmósfera. "El VLT nos permitió sondear tres capas diferentes de la atmósfera del exoplaneta de una sola vez", apunta Leonardo A. dos Santos, del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Baltimore (EE.UU.) y coautor del trabajo.

Presencia de titanio

Además, en un estudio complementario publicado en Astronomy and Astrophysics, los autores han revelado la presencia de titanio justo debajo de la corriente en chorro, un hallazgo que fue toda una sorpresa ya que en observaciones previas nunca se había detectado (posiblemente porque el titanio está oculto en las profundidades de la atmósfera).

"Es realmente alucinante que podamos estudiar detalles como la composición química y los patrones climáticos de un planeta a una distancia tan grande", declara Bibiana Prinoth, estudiante de doctorado en la Universidad de Lund (Suecia) y ESO, y coautora del artículo de Nature. Pero para descubrir la atmósfera de planetas más pequeños, similares a la Tierra, se necesitarán telescopios más grandes como el Extremely Large Telescope (ELT) de ESO, actualmente en construcción en Chile. El ELT cambiará las reglas del juego para el estudio de las atmósferas de los exoplanetas", concluye Prinoth.