Una nueva técnica revela que las atmósferas de los exoplanetas no son esféricas

Hasta ahora se pensaba que los exoplanetas eran esféricos, pero un equipo internacional de astrónomos ha logrado observar por primera vez los contornos irregulares del gigante gaseoso WASP-17b y ha descubierto que fuera del Sistema Solar los planetas podrían tener formas mucho más complejas de lo que creíamos.

El hallazgo ha sido posible gracias a los datos del telescopio espacial James Webb (JWST) y a una nueva técnica, denominada "cadenas de transmisión", desarrollada por los astrofísicos de la Universidad de Bristol (Reino Unido), Hanna Wakeford y David Grant.

El estudio, codirigido por la Universidad de Cornell, de Estados Unidos, y publicado este miércoles en Nature Astronomy, muestra que la atmósfera de WASP-17b, un 'Júpiter caliente', que se encuentra a unos 1.300 años luz de la Tierra, es circular, pero también asimétrica, con un lado más alargado.

La técnica, que ha permitido analizar la atmósfera de exoplaneta desde distintos ángulos, demuestra que "los planetas son, de hecho, objetos tridimensionales, y que, al orbitar alrededor de su estrella, sucede lo que predecimos. Ir más allá de los cálculos computacionales y observarlo en la realidad es otra cuestión", subraya Lili Alderson, autora principal e investigadora postdoctoral en Cornell.

Una atmósfera deformada por el calor y los vientos

WASP-17b es un exoplaneta que orbita muy cerca de su estrella, lo que provoca temperaturas extremadamente elevadas, unas condiciones que, junto a los intensos vientos que recorren su atmósfera, generan diferencias térmicas que modifican su estructura.

Los hallazgos revelan que la atmósfera es mayormente circular, pero con una importante asimetría: uno de sus lados está más extendido que el otro, una diferencia que se explica, en parte, por la circulación del calor entre las regiones del planeta que permanecen iluminadas por su estrella y aquellas que se encuentran en oscuridad permanente.

El equipo identificó una mayor expansión atmosférica en el lado vespertino del ecuador, donde los vientos transportan calor desde el hemisferio diurno hacia el nocturno, haciendo que la atmósfera se expanda más que en el lado matutino, donde las temperaturas son más bajas.

Estos hallazgos coinciden con las predicciones teóricas sobre el comportamiento de WASTP-17b y permiten comprobar directamente procesos que hasta ahora se estudiaban mediante simulaciones informáticas.

Mapeo de tránsito

Investigaciones anteriores habían usado la revolucionaria sensibilidad del JWST para desarrollar una técnica pionera llamada mapeo de eclipses, que mide los cambios de luz cuando un exoplaneta pasa por detrás de su estrella anfitriona.

El nuevo método de "cadenas de transmisión", también llamado mapeo de tránsito, rastrea el planeta mientras cruza frente a la estrella, capturando la composición de la luz alrededor del borde de la atmósfera del planeta, o limbo, desde diferentes ángulos.

"En lugar de asumir que la atmósfera es un círculo con el mismo radio en toda su circunferencia, nuestra técnica permite determinar diferentes distancias desde el centro hasta el borde del planeta", explica Alderson. "Podemos recorrer el borde. Así, hemos pasado de imaginar un anillo a comprender dónde se encuentran las piedras preciosas en dicho anillo, por así decirlo".

Los investigadores descubrieron una "joya" donde, según la teoría y los modelos previos, debería ubicarse WASP-17b, en el lado vespertino de su ecuador.

Allí, corrientes de viento transportan calor desde el lado diurno permanentemente iluminado del planeta hacia el lado nocturno permanentemente en sombra, lo que provoca una mayor expansión de la atmósfera en relación con el lado matutino más frío del ecuador.

El mapeo de tránsitos confirmó otras características de WASP-17b.

Una técnica para futuros estudios

La coincidencia entre estos resultados y las predicciones de otros modelos convierte a WASP-17b en una referencia para futuras investigaciones sobre atmósferas planetarias.

Además, los autores creen que su estudio puede ayudar a comprender mejor los más de 6.000 exoplanetas confirmados hasta la fecha y a comparar las condiciones físicas de mundos muy diferentes.

"Contar con este modelo matemático tan sólido que podemos aplicar a estos datos de vanguardia es increíblemente emocionante. Los resultados son una demostración realmente hermosa de la dinámica que se produce en estos mundos multidimensionales y multifacéticos", concluye Wakeford.