Un lejano exoplaneta parece tener una atmósfera oscura y fuliginosa que desconcierta a los científicos que lo han descubierto recientemente.
Este mundo, de tamaño similar a Júpiter, fue detectado por el Telescopio Espacial James Webb (JWST), y no presenta la combinación habitual de helio e hidrógeno que se encuentra en las atmósferas de nuestro sistema solar, ni otras moléculas comunes como agua, metano o dióxido de carbono.
“Fue una sorpresa absoluta”, afirmó Peter Gao, científico del Carnegie Earth and Planets Laboratory, en una declaración. “Recuerdo que después de recibir los datos, nuestra reacción colectiva fue: ‘¿Qué demonios es esto?’. Es extremadamente diferente a lo que esperábamos.”
Sol de neutrones
Los investigadores analizaron el extraño entorno del planeta, conocido como PSR J2322-2650b, en un artículo publicado el martes 16 de diciembre en The Astrophysical Journal Letters. Aunque el planeta fue detectado por una encuesta de radiotelescopios en 2017, fue la visión más nítida del JWST (que se lanzó en 2021) la que permitió examinar el entorno de PSR J2322-2650b desde 750 años luz de distancia.
PSR J2322-2650b orbita una estrella de neutrones, o púlsar. Los púlsares son estrellas de neutrones de rápida rotación –los núcleos ultradensos de estrellas que han explotado como supernovas– que emiten radiación en pulsos breves y regulares que solo son visibles cuando sus haces de radiación electromagnética, como faros, apuntan directamente a la Tierra. (Esto es extraño por sí solo, ya que no se conoce ningún otro púlsar que tenga un planeta gigante gaseoso, y pocos púlsares tienen planetas en absoluto, según declaró el equipo científico).
Los instrumentos infrarrojos del JWST no pueden ver este púlsar en particular porque emite rayos gamma de alta energía. Sin embargo, la “ceguera” del JWST ante el púlsar es en realidad una ventaja para los científicos, ya que pueden sondear fácilmente el planeta acompañante, PSR J2322-2650b, para ver cómo es su entorno.
“Este sistema es único porque podemos ver el planeta iluminado por su estrella anfitriona, pero no ver la estrella anfitriona en absoluto”, explicó Maya Beleznay, candidata a doctor en física en la Universidad de Stanford, en la declaración. “Podemos estudiar este sistema con más detalle que los exoplanetas normales.”
Misterio de la formación
El origen de PSR J2322-2650b es un enigma. Se encuentra a solo 1,6 millones de kilómetros de su estrella, casi 100 veces más cerca de lo que la Tierra está del Sol. Esto es aún más extraño si consideramos que los planetas gigantes gaseosos de nuestro sistema solar están mucho más lejos: Júpiter está a 778 millones de kilómetros del Sol, por ejemplo.
El planeta orbita su estrella en solo 7,8 horas y tiene forma de limón debido a las fuertes fuerzas gravitatorias del púlsar. A primera vista, parece que PSR J2322-2650b podría tener un escenario de formación similar al de los sistemas “viuda negra”, donde una estrella similar al Sol está junto a un púlsar pequeño.
En los sistemas de viuda negra, el púlsar “consume” o erosiona la estrella cercana, al igual que el comportamiento de alimentación de la araña viuda negra, nombre con el que se conoce este fenómeno. Esto ocurre porque la estrella está tan cerca del púlsar que su material cae sobre él. El material estelar adicional hace que el púlsar gire gradualmente más rápido y genere un fuerte “viento” de radiación que erosiona la estrella cercana.
Pero el autor principal, Michael Zhang, investigador postdoctoral en atmósferas de exoplanetas en la Universidad de Chicago, dijo que esta vía dificulta la comprensión de cómo surgió PSR J2322-2650b. De hecho, la formación del planeta parece inexplicable en este momento.
“¿Se formó esto como un planeta normal? No, porque la composición es totalmente diferente”, dijo Zhang en la declaración. “Es muy difícil imaginar cómo se obtiene esta composición extremadamente rica en carbono. Parece que se descarta todo mecanismo de formación conocido.”
Diamantes en el aire
Los científicos aún no pueden explicar cómo el hollín o los diamantes están presentes en la atmósfera del exoplaneta. Normalmente, el carbono molecular no aparece en planetas que están muy cerca de sus estrellas debido al calor extremo.
Una posibilidad de lo que sucedió proviene del coautor del estudio, Roger Romani, profesor de física en la Universidad de Stanford y el Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology. Después de que el planeta se enfriara tras su formación, sugirió que el carbono y el oxígeno en su interior se cristalizaron.
Pero incluso eso no explica todas las propiedades extrañas. “Los cristales de carbono puro flotan hacia la parte superior y se mezclan con el helio… pero luego algo tiene que suceder para mantener el oxígeno y el nitrógeno alejados”, explicó Romani en la misma declaración. “Y ahí es donde radica el misterio.”
Los científicos esperan continuar estudiando PSR J2322-2650b. “Es bueno no saberlo todo”, dijo Romani. “Espero aprender más sobre la rareza de esta atmósfera. Es genial tener un rompecabezas que resolver.”
