El estudio de exoplanetas continúa revolucionando nuestra comprensión del universo. Recientemente, un equipo de astrónomos ha presentado evidencia sólida de una atmósfera en la exoplaneta rocosa TOI-561 b, un mundo que podría estar cubierto por un océano de magma.
Planetas con océanos de magma
La búsqueda de biosignaturas en exoplanetas nos impulsa a estudiar planetas rocosos con atmósfera. Analizar estas atmósferas durante los tránsitos planetarios es crucial, lo que requiere identificar candidatos cercanos y con tránsitos observables. La misión Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) de la NASA, sucesora de Kepler, ha sido fundamental en este proceso.
TESS ha proporcionado varios TOI (Tess Objects of Interest), que los astrofísicos examinan con observaciones infrarrojas del Telescopio Espacial James Webb (JWST), utilizando espectrógrafos como NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph).
Recientemente, el Instituto Trottier de Investigación sobre Exoplanetas (IREx) ha destacado el caso de la exoplaneta TOI-561 b. Un estudio publicado en The Astrophysical Journal Letters, accesible también en arXiv, presenta evidencia sólida de una atmósfera en esta exoplaneta rocosa.
Los datos del James Webb sugieren que TOI-561 b alberga un océano global de magma, similar al que cubrió la Tierra primitiva durante el Hadeano y la Luna en su juventud. Este océano estaría cubierto por una atmósfera densa.
Características de TOI-561 b
TOI-561 b orbita una estrella de tipo G, similar a nuestro Sol, con un radio aproximadamente 1.4 veces mayor que el de la Tierra. Sin embargo, se encuentra a solo 1.6 millones de kilómetros de su estrella, una fracción de la distancia entre Mercurio y el Sol.
Representación artística del mundo de lava TOI-561 b y de su estrella huésped. © Nasa, ESA, CSA, Ralf Crawford, STScI
Una exoplaneta rocosa con composición exótica
Las fuerzas de marea gravitacional han provocado que TOI-561 b tenga una rotación sincrónica, presentando siempre la misma cara a su estrella, como la Luna a la Tierra. La temperatura de la cara diurna supera la temperatura de fusión de las rocas, sugiriendo un océano de magma global.
La densidad de la exoplaneta es menor de lo esperado, lo que impone restricciones en su estructura interna. Los planetólogos creen que tiene un núcleo de hierro relativamente pequeño, envuelto en un manto de roca menos densa que la de la Tierra.
La estrella TOI-561 es dos veces más antigua que el Sol, lo que implica que la exoplaneta se formó en una nube molecular y polvorienta en una Vía Láctea menos rica en elementos pesados como hierro, magnesio y aluminio. Esto sugiere que TOI-561 b contiene menos elementos pesados que los planetas rocosos del Sistema Solar.
Sin embargo, esto no explica completamente su baja densidad, a menos que exista una atmósfera densa que aumente su radio aparente.
Una atmósfera revelada por tránsitos planetarios
Los astrónomos han utilizado los tránsitos secundarios, cuando la exoplaneta pasa detrás de su estrella, para medir la temperatura de la cara diurna. Si la exoplaneta tiene una atmósfera, los vientos redistribuirían el calor, disminuyendo la temperatura de la cara diurna.
Se esperaba una temperatura de 2,700 grados Celsius, pero se midieron 1,800 grados Celsius. Según Anjali Piette, coautora del estudio: “Necesitamos una atmósfera densa y rica en elementos volátiles para explicar las observaciones. Vientos fuertes enfriarían la cara diurna, transportando calor a la cara nocturna. Gases como el vapor de agua absorberían longitudes de onda de la luz infrarroja. También es posible que haya nubes de silicato que enfríen la atmósfera al reflejar la luz de las estrellas”.
Un enigma es por qué la atmósfera no se ha evaporado debido al intenso calor. Tim Lichtenberg, otro coautor, sugiere que «existe un equilibrio entre el océano de magma y la atmósfera. A medida que los gases escapan, el océano de magma los absorbe de nuevo. Esta planeta debe ser mucho más rica en elementos volátiles que la Tierra, pareciéndose a una bola de lava húmeda”.
Figura representando el espectro de emisión de la exoplaneta TOI-561 b del instrumento NIRSpec. Los puntos blancos indican los datos de observación reales. Las líneas coloradas representan los espectros de diferentes escenarios atmosféricos: blanco para una atmósfera inexistente, violeta para una atmósfera delgada compuesta de vapor rocoso y naranja para una atmósfera espesa rica en compuestos volátiles. Este último escenario corresponde mejor a los datos de observación. © Nasa/ESA/CSA/STScI
