Gracias al telescopio espacial, un equipo de astrónomos ha detectado con una precisión sin precedentes dos colas de helio escapando del exoplaneta WASP-121b.
Astrónomos de la Universidad de Ginebra (UNIGE), del Pôle de recherche national PlanetS y del Instituto Trottier de investigación sobre exoplanetas (IREx) de la Universidad de Montreal (UdeM) han hecho un sorprendente descubrimiento gracias al telescopio espacial James Webb (JWST). Por primera vez, los científicos han monitoreado de forma continua la atmósfera que escapa de un exoplaneta durante una órbita completa.
Resultado: el gigante gaseoso WASP-121b está rodeado no de una, sino de dos enormes colas de helio que se extienden por más de la mitad de su trayectoria alrededor de su estrella. Estas observaciones, combinadas con los modelos numéricos desarrollados en la UNIGE, ofrecen el retrato más detallado jamás obtenido del fenómeno del escape atmosférico, un proceso capaz de transformar profundamente un planeta con el tiempo. Los resultados se publican en
Nature Communications.
Esta representación artística del exoplaneta WASP-121 b muestra su impresionante doble cola de helio que se extiende sobre casi el 60 % de su órbita alrededor de su estrella anfitriona.
© B. Gougeon/UdeM De la familia de los Júpiters ultracalientes, WASP-121b es un inmenso planeta gaseoso que orbita tan cerca de su estrella que su revolución dura solo 30 horas. La intensa radiación de la estrella calienta su atmósfera a varios miles de grados, permitiendo que los gases ligeros como el hidrógeno y el helio escapen al espacio. Durante millones de años, este lento escape atmosférico puede modificar el tamaño, la composición y la evolución futura del planeta.
Hasta ahora, los científicos solo habían obtenido breves vislumbres de estos flujos atmosféricos durante los tránsitos planetarios, esas pocas horas en que el planeta pasa frente a su estrella. Sin un monitoreo continuo, era imposible saber hasta dónde se extendían estos flujos o cómo evolucionaban.
Utilizando el espectrógrafo en el infrarrojo cercano (NIRISS) del telescopio espacial James Webb, los científicos observaron WASP-121b durante casi 37 horas consecutivas, cubriendo más de una órbita completa. Se trata de la observación continua más completa jamás realizada de la presencia de helio en un planeta.
Estuvimos increíblemente sorprendidos de ver cuánto persistía el escape de helio.
Dos enormes colas de gas
Siguiendo la absorción de los átomos de helio en el infrarrojo, los científicos descubrieron que el gas que rodea a WASP-121b se extiende mucho más allá del propio planeta. La señal persiste durante más de la mitad de la órbita, constituyendo la detección continua más larga de escape atmosférico jamás observada.
Aún más notable: las partículas de helio forman dos colas distintas. Una cola rezagada, repelida por la radiación y el viento estelar, y una cola delantera, curvada por delante del planeta, probablemente atraída hacia la estrella por su gravedad. Juntas, estos dos "flujos" cubren una distancia equivalente a más de 100 veces el diámetro del planeta, es decir, más de tres veces la distancia que separa al planeta de su estrella.
"Estuvimos increíblemente sorprendidos de ver cuánto persistía el escape de helio", explica Romain Allart, investigador postdoctoral en la Universidad de Montreal, ex doctorando en la UNIGE y autor principal del artículo. "Este descubrimiento revela la complejidad de los procesos físicos que esculpen las atmósferas exoplanetarias y su interacción con su entorno estelar. Solo estamos empezando a descubrir la verdadera complejidad de estos mundos".
Los próximos pasos para WASP-121b y más allá
El helio se ha convertido en uno de los trazadores más potentes del escape atmosférico, y la sensibilidad única del JWST permite ahora detectarlo a distancias y duraciones nunca alcanzadas. Futuras observaciones del JWST serán indispensables para determinar si la estructura de doble cola observada alrededor de WASP-121b es única o común en exoplanetas calientes. Los científicos también deben perfeccionar sus teorías para comprender mejor esta estructura.
"Muy a menudo, las nuevas observaciones muestran los límites de nuestros modelos numéricos y nos impulsan a explorar nuevos mecanismos físicos para llevar siempre más lejos nuestra comprensión de estos mundos lejanos", concluye Vincent Bourrier, profesor e investigador en el Departamento de Astronomía de la Facultad de Ciencias de la UNIGE y coautor del estudio.
Fuente: Universidad de Ginebra