La década de 1990 marcó una era innovadora en la astronomía con el descubrimiento de los primeros exoplanetas, es decir, mundos que orbitan estrellas más allá de nuestro propio sistema solar. El primer gran avance se produjo en 1995, cuando Michel Mayor y Didier Queloz detectaron 51 Pegasi b, el primer exoplaneta descubierto orbitando una estrella similar al Sol. Ubicado aproximadamente a 50 años luz de distancia, se trataba de un gigante gaseoso con una masa comparable a la de Júpiter, pero que orbita mucho más cerca de su estrella, completando una vuelta completa en sólo cuatro días. Este logro monumental abrió un nuevo capítulo en nuestra comprensión del universo, revelando un cosmos repleto de mundos diversos y exóticos. Desde entonces se han identificado más de 5.000 planetas extraterrestres.
Enigma climático: un planeta que desafía la ciencia
Pues bien, entre todos esos planetas que se han ido descubriendo a lo largo de las décadas, un contendiente curioso aparece en escena: se trata de WASP-107b, un planeta gaseoso, sorprendentemente esponjoso pero menos de una décima parte de su masa. Entre sus características más extrañas se encuentra que tiene una cantidad inusualmente baja de metano pero un núcleo de gran tamaño. Los científicos publican sus conclusiones en dos estudios separados publicados en la revista Nature Astronomy.
¿Dónde está este enigmático súper Neptuno?
Fue inicialmente descubierto en 2018 y se encuentra a unos 212 años luz de distancia de la Tierra en la constelación de Virgo. Su estrella, WASP-107, es un astro de secuencia principal de tipo K muy activa y el planeta en cuestión es uno de los menos densos conocidos, que popularmente se conocen como “exoplanetas algodón de azúcar” por lo ligeros que son (en Estados Unidos dirían que es un planeta nube o masmelo).
Sin embargo, este exoplaneta «cálido Neptuno» parece desafiar las teorías sobre la formación y evolución de los planetas, ya que aparece muy hinchado, tiene más de 3/4 del volumen de Júpiter en nuestro sistema solar pero menos de 1/10 de su masa. En un trabajo sobre el exoplaneta publicado en 2021, los astrónomos concluyeron que más del 85% de su masa estaba incluida en la gruesa capa de gas que rodea su núcleo.
Ahora, empleando el telescopio espacial James Webb de la NASA, un equipo de astrónomos ha identificado con precisión otra rareza: que el planeta tiene una asimetría este-oeste en su atmósfera, es decir, está desequilibrada, tal como lo hace la Luna durante un eclipse solar. WASP-107 está fijado por las mareas a la estrella y, por un lado, la atmósfera parece estar inflada en comparación con el otro.
El desequilibrio del planeta se debe, precisamente, a que las temperaturas son diferentes en cada extremo del planeta; esto es, existen diferencias de temperatura y propiedades de las nubes entre el hemisferio oriental y occidental. En el tramo vespertino del planeta, la atmósfera es aproximadamente 900 kilómetros más alta que en el lado matutino.
«Se necesitan más observaciones de otros exoplanetas más fríos para determinar si WASP-107b es un caso atípico o si los modelos han subestimado la presencia de asimetría de extremidades en los exoplanetas», explica Matthew Murphy, astrónomo de la Universidad de Arizona y coautor del trabajo.
La fuerza de la gravedad de la estrella hace que un hemisferio esté constantemente iluminado y calentado por la estrella mientras que en el otro hemisferio sea permanentemente de noche. Algo que no nos resulta novedoso, pero que añade una capa de complejidad a este sorprendente planeta.
Tiene una de las atmósferas más frías de todos los exoplanetas descubiertos, aunque a 500 grados Celsius sigue siendo radicalmente más caliente que la Tierra, por supuesto. «WASP-107b es un objetivo muy interesante para Webb porque es significativamente más frío y tiene una masa más parecida a la de Neptuno que muchos de los otros planetas de baja densidad, los Júpiter calientes, que hemos estado estudiando», apuntó David Sing, de la Universidad Johns Hopkins y autor principal del segundo artículo.
Con ayuda del Webb
Los astrónomos utilizaron el Telescopio Espacial James Webb (JWST) para observar cómo el gigante gaseoso WASP-107b pasaba entre la Tierra y su estrella en su llamativa órbita en la que el planeta orbita su estrella hacia atrás, con una inclinación libertina y orbitando extremadamente cerca de su pequeña estrella naranja, lo que ha posibilitado que el calor de la propia estrella haya hinchado el planeta hasta aproximadamente el tamaño de Júpiter haciéndolo increíblemente ligero.
«Si WASP-107b, en cambio, tuviera más masa en el núcleo, la atmósfera debería haberse contraído a medida que el planeta se enfrió con el tiempo desde que se formó. Sin una fuente de calor para volver a expandir el gas, el planeta debería ser mucho más pequeño», aclararon los expertos.
Nuestros modelos indican que los planetas con una temperatura promedio por debajo de unos 1700 grados Fahrenheit (926 ºC) no deberían presentar atmósferas significativamente desequilibradas. La variación de temperatura entre el lado diurno y el nocturno debería ser demasiado pequeña como para influir en la altura de la atmósfera, de ahí que este planeta suponga un desafío a los modelos cosmológicos actuales. No debería existir.
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