Encuentran indicios de agua en la atmósfera de un gigante gaseoso ultracaliente

Gracias a observaciones realizadas con el telescopio espacial James Webb (JWST) se ha identificado vapor de agua en la atmósfera de WASP-18 b. Se trata de un masivo planeta extrasolar, de los llamados júpiter ultracalientes, con una temperatura de cerca de 2.700 °C. El hallazgo, publicado en la revista Nature, es fruto del trabajo de un equipo científico internacional, en el que participa el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC).

El exoplaneta WASP-18 b se encuentra a unos 400 años luz de la Tierra, es 10 veces más grande que Júpiter y tiene un periodo orbital de menos de un día. La extrema proximidad a la que se encuentra de su estrella, su relativa cercanía a la Tierra y su gran masa, lo han convertido, desde su descubrimiento en 2009, en un codiciado objeto de investigación. Ahora, observaciones realizadas con el JWST han permitido elaborar el mapa más detallado hasta la fecha de un planeta gigante gaseoso.

Representación artística de la superficie planetaria de WASP-18b. Imagen: Keith Miller (Caltech/IPAC)

Cartografiado de la atmósfera

Para el estudio de WASP-18 b, el equipo ha realizado un mapa de su temperatura o luminosidad a través de la detección del eclipse secundario, es decir, el momento en el que el planeta se desliza detrás de su estrella y reaparece. Así han estudiado las diferencias térmicas a lo largo de su hemisferio diurno, la cara que siempre está orientada hacia la estrella.

El cartografiado obtenido por el JWST muestra un enorme cambio de temperatura -de hasta 1.000 grados- desde el punto más caliente de la cara que mira a la estrella hasta el denominado terminador, o línea de transición entre la parte iluminada y la parte en sombra del planeta, que se encuentran en un crepúsculo permanente.

Dado que el planeta es mucho más frío en el terminador, el equipo científico sospecha de la existencia de un fuerte campo magnético que estaría impidiendo a los vientos distribuir eficazmente el calor hacia el lado nocturno. De esta forma, los vientos estarían soplando desde el ecuador del planeta hacia los polos norte y sur, en lugar de este a oeste como cabría esperar.

Ilustración de la medida de agua hallada en el exoplaneta Wasp-18b. Imagen: Robert Hurt (Caltech/IPAC)

La firma sutil (y precisa) del agua

El estudio, que también ha registrado los cambios térmicos a diferentes niveles de la atmósfera del planeta, ha hallado en su espectro leves rastros de vapor de agua a distintas alturas. Todo pese a que las temperaturas son de casi 2.700 °C y un calor tan extremo rompería la mayor parte de las moléculas de agua. La capacidad de detectar una cantidad tan pequeña de estas moléculas demuestra la extraordinaria sensibilidad del JWST.

«Fue una gran sensación observar por primera vez el espectro del JWST de WASP-18 b y ver la firma sutil, pero medida con precisión, del agua», afirma Louis-Philippe Coulombe, estudiante de postgrado de la Universidad de Montreal y autor principal del artículo. «Con este tipo de mediciones, podremos detectar este tipo de moléculas en una amplia gama de planetas en los próximos años», señala.

En palabras de Enric Pallé, investigador del IAC y coautor del estudio, «al analizar el espectro de WASP-18b, no sólo aprendemos sobre las diversas moléculas que pueden encontrarse en su atmósfera, sino también sobre la manera en que se formó». Según sus observaciones, la composición de WASP-18b es muy similar a la de su estrella. «Eso significa que probablemente se formó a partir de los restos de gas que quedaron justo después del nacimiento de esta», añade.

Referencia:

Louis-Philippe Coulombe et al: «A Broadband Thermal Emission Spectrum of the Ultra-hot Jupiter WASP-18b», Nature, 2023.