Un tipo de exoplaneta completamente nuevo, con una constitución atmosférica que desafía nuestra comprensión de cómo se forman los planetas de este tipo, ha sido observado por científicos que emplean el telescopio espacial James Webb de la NASA.
Esta extraña estructura con forma de limón que probablemente albergue diamantes en su interior, esparce la línea divisoria entre planetas y estrellas.
Este objeto, oficialmente llamado PSR J2322-2650b, tiene una atmósfera extraña compuesta de helio y carbono que nunca antes se había observado. Posee una masa parecida a la de Júpiter, pero en el aire se pueden observar nubes de hollín; en las zonas más profundas del planeta, estas nubes de carbono tienen la capacidad de condensarse y generar diamantes. Orbita una estrella de neutrones que rota con rapidez.
Es un misterio cómo se formó el planeta
Michael Zhang, investigador principal de este estudio de la Universidad de Chicago que fue aceptado para ser publicado en The Astrophysical Journal Letters, detalló: «El planeta gira alrededor de una estrella totalmente extraña: su tamaño es el de una ciudad, pero su masa corresponde a la del Sol». «Es una nueva clase de atmósfera planetaria que no se había observado con anterioridad».
“Fue totalmente inesperado”, comentó Peter Gao, integrante del equipo de investigación del Laboratorio Carnegie de la Tierra y los Planetas en Washington, D.C. “Recuerdo que tras la obtención de los datos, nuestra respuesta conjunta fue: «¿Qué demonios es esto?»
Una pareja rara
PSR J2322-2650b, el nuevo planeta, orbita en torno a una estrella de neutrones que gira a gran velocidad; esta también es conocida como púlsar.
Esta estrella irradia haces de radiación electromagnética desde sus polos magnéticos a periodos regulares de solo milisegundos. No obstante, emite sobre todo rayos gamma y otras partículas con mucha energía que son invisibles para la visión infrarroja del telescopio Webb.
Esto implica que los científicos tienen la capacidad de analizar el planeta con un alto grado de detalle durante toda su órbita, lo cual suele ser una tarea sumamente complicada, ya que las estrellas tienden a eclipsar a sus planetas en gran medida.
Maya Beleznay, alumna de posgrado de la Universidad de Stanford que participó en el modelado del planeta y la geometría de su órbita, dijo: «Este sistema es singular ya que podemos observar el planeta iluminado por su estrella anfitriona, aunque no vemos a esta última». «De esta manera, conseguimos un espectro verdaderamente prístino. Y tenemos la posibilidad de examinar este sistema con más profundidad que los exoplanetas comunes.
El equipo se sorprendió al hacer el balance del planeta
Zhang declaró: «En vez de hallar las moléculas comunes que anticipamos observar en un exoplaneta, por ejemplo metano, agua y dióxido de carbono, detectamos carbono molecular, particularmente C2 y C3».
Es posible que este carbono, en el núcleo de la Tierra y bajo una presión intensa, se pueda comprimir para dar lugar a diamantes.
Sin embargo, para los científicos, la cuestión más fundamental es de qué manera pudo formarse un planeta así.
«Es muy complicado concebir cómo se logra esta composición con un contenido de carbono tan elevado», comentó Zhang. «Al parecer, descarta cualquier método de formación que se conozca».
Es un misterio cómo se formó el planeta
«Un rompecabezas por solucionar».
PSR J2322-2650b está increíblemente próxima a su estrella, a tan solo un millón de millas. En cambio, la distancia entre el Sol y la Tierra es de cerca de 160 millones de kilómetros.
A causa de su órbita muy angosta, el exoplaneta tarda solamente 7,8 horas en completar un año (el tiempo que le toma girar alrededor de su estrella).
El equipo, utilizando modelos para analizar los cambios de brillo del planeta durante su órbita, encuentra que fuerzas gravitacionales enormes del púlsar, el cual es más pesado, están haciendo que el planeta, que tiene una masa parecida a la de Júpiter, tome la forma de un limón.
La estrella y el exoplaneta, juntos, podrían ser considerados un sistema de «viuda negra». Las viudas negras son una clase poco común de sistema en el que un púlsar rápido se empareja con una estrella compañera pequeña y de poca masa. Antiguamente, el material de la estrella compañera habría sido arrastrado hacia el púlsar, provocando una aceleración en su rotación a lo largo del tiempo y un viento intenso. La estrella, que es de menor tamaño y menos masiva, es bombardeada y vaporizada por esa radiación y ese viento.
Del mismo modo que la araña a la que su nombre se refiere, el púlsar devora de manera paulatina a su pareja desafortunada.
Sin embargo, en este caso, la Unión Astronómica Internacional lo reconoce como un exoplaneta y no como una estrella.
¿Se originó este objeto como un planeta común y corriente? Zhang dijo que no, porque su composición es totalmente distinta. «¿Se creó despojando a una estrella de su exterior, como sucede en la formación de los sistemas ‘normales’ de viuda negra? Es probable que no, ya que la física nuclear no genera carbono puro.
Roger Romani, integrante del Instituto Kavli de Cosmología y Astrofísica de Partículas y del equipo de Stanford, es uno de los especialistas más sobresalientes a nivel global en sistemas de viudas negras. Sugiere un fenómeno evocador que podría suceder en esta atmósfera singular.
Romani teorizó que «la mezcla de oxígeno y carbono en el interior de la compañera empieza a cristalizarse cuando se enfría». «Lo que observamos es que los cristales de carbono puro flotan hacia arriba y se combinan con el helio. Sin embargo, es necesario que suceda algo para mantener el oxígeno y el nitrógeno a distancia. Y ahí es donde aparece la controversia.
«No obstante, no saberlo todo es bueno», afirmó Romani. «Me entusiasma mucho aprender más acerca de lo extraño de esta atmósfera. «Es genial tener un rompecabezas por resolver».
Gracias a su visión infrarroja y a su extraordinaria sensibilidad, este es un hallazgo que solo el telescopio Webb sería capaz de alcanzar. Su localización a un millón de millas de distancia del planeta Tierra, así como su gran parasol, permiten que los instrumentos se mantengan a temperaturas muy frías, las cuales son indispensables para llevar a cabo estas observaciones.
Es sumamente complicado concebir cómo se logra esta composición de carbono tan rica. Parece que descarta cualquier método de formación reconocido.
— Zhang Michael
“Hay muchas cosas calientes en la Tierra, y ese calor interfiere con las observaciones porque representa otra fuente de fotones que hay que manejar”, dijo Zhang. «Es completamente imposible desde la Tierra».
Jacob Bean, el estudiante de posgrado Brandon Park Coy y Rafael Luque, que en aquel momento era investigador postdoctoral en la UChicago y ahora es parte del Instituto de Astrofísica de Andalucía en España, fueron otros científicos de la UChicago que colaboraron en la investigación.
