La lista de exoplanetas conocidos asciende a miles.

La forma más común de encontrar estos mundos orbitando otras estrellas es observar cómo la luz de la estrella se atenúa a medida que el planeta pasa frente a ella, lo que se conoce como tránsito.

Estudio las atmósferas de exoplanetas en tránsito para comprender mejor cómo sus climas se ven afectados por el entorno que los rodea.

Júpiter calientes

Estoy particularmente interesado en los planetas de gas caliente, o Júpiter calientes: planetas similares en tamaño a Júpiter pero que orbitan alrededor de sus estrellas en sólo unos días, lo que significa que se están horneando bajo una intensa radiación.

Estos «Júpiter calientes» están bloqueados por mareas, con un lado diurno permanente y extremadamente caluroso frente a la estrella y un lado nocturno más frío frente al espacio.

Esta discrepancia de temperatura da lugar a vientos supersónicos y cambia la química de la atmósfera.

Uno de los principales factores que afectan la respuesta de la atmósfera a la radiación son las nubes.

Todos los planetas del sistema solar tienen atmósfera y nubes, y los exoplanetas no son una excepción.

Pero con las altas temperaturas del caliente Júpiter, ¿en qué consisten estas nubes y cómo cambian la atmósfera del planeta?

La temperatura caliente de Júpiter, los materiales disponibles y la física de la formación de nubes sugieren que sus nubes deben estar compuestas de silicatos de magnesio llamados enstatita y forsterita, conocidos en la Tierra como rocas o arena.

Podemos detectar la presencia de minerales como la enstatita, pero sólo en el infrarrojo medio. Hasta hace poco no existía ninguna herramienta capaz de detectarlo.

Usando WEB para entender planetas gaseosos calientes

Ingrese al Telescopio Espacial James Webb (JWST).

El telescopio James Webb fue diseñado específicamente para medir la luz infrarroja. Esto significa que puede identificar las huellas dactilares únicas de cualquier cosa que absorba radiación infrarroja (lo que normalmente consideramos gases de efecto invernadero) en la atmósfera de un exoplaneta.

Las primeras mediciones de las atmósferas de exoplanetas realizadas por el telescopio James Webb han revelado lo que estábamos buscando.

El infrarrojo cercano mostró importantes propiedades de absorción de dióxido de carbono en planetas gigantes calientes y de metano en mundos más pequeños y fríos (planetas todavía gaseosos, pero en condiciones menos extremas).

Estos elementos se miden en su estado gaseoso, mezclados con hidrógeno y helio en la atmósfera del planeta, no en las nubes.

avispa-17b

Para un planeta que mi equipo y yo estudiamos, WASP-17b, vimos la primera evidencia de de qué están hechas realmente las nubes cuando medimos la radiación del infrarrojo medio.

Los datos mostraron un pico pequeño pero distinto, con radiación infrarroja absorbida a 8,6 micrones.

La espiga era demasiado estrecha para ser del tipo enstatita o forsterita que esperábamos.

En cambio, nuestros modelos mostraron que las nubes de WASP-17b están compuestas de sílice de cuarzo que no está contaminada por magnesio.

Nuestro modelo demostró que la sílice existe en su forma cristalina, que probablemente se forma en niveles más bajos de la atmósfera antes de ser transportada a altitudes más altas donde podamos verla.

Con la ayuda de datos del Hubble en el campo ultravioleta, descubrimos que las partículas de la nube tenían un tamaño submicrónico, cada una de las cuales tenía una fracción del ancho de un cabello humano.

La sílice se compone de una parte de silicio y dos partes de oxígeno, por lo que estas nubes atrapan una gran cantidad de oxígeno del planeta, lo que significa que no está disponible para formar agua, compuestos de carbono u otros minerales esenciales para la formación de planetas.

Una vez que sepamos cuánto material hay dentro de las nubes de un planeta, podemos comenzar a hacer conexiones con las condiciones de formación del planeta, para comprender mejor cómo se formaron los exoplanetas calientes de Júpiter y qué significa esto para la posibilidad de que planetas como el nuestro estén allí.

Este artículo apareció en la edición de agosto de 2024 de la revista BBC Sky at Night.