Representación artística del planeta TOI-561 b. Tomado de http://www.nasa.gov
Un hallazgo clave del telescopio espacial James Webb (JWST) ha revolucionado nuestra comprensión de los planetas más extremos. Observaciones recientes del exoplaneta TOI-561 b, un mundo infernal que orbita su estrella en solo 10,5 horas, han revelado que posee una atmósfera gruesa y rica en volátiles. Este descubrimiento, publicado en The Astrophysical Journal Letters a finales de 2025, contradice directamente la teoría predominante de que la intensa radiación estelar debería haber despojado por completo a estos planetas de sus atmósferas.
El estudio, liderado por Johanna K. Teske y un gran equipo internacional, utilizó el instrumento NIRSpec del JWST para analizar la luz de la estrella filtrada a través de la atmósfera del planeta durante cuatro de sus “eclipses secundarios” (cuando el planeta pasa detrás de la estrella). Los datos muestran de manera concluyente que el lado diurno del planeta es cientos de grados más frío de lo que sería si tuviera una superficie rocosa desnuda o una delgada atmósfera de vapor de roca.
Un planeta anómalo
TOI-561 b ya era un planeta intrigante antes de las observaciones del JWST. Descubierto en 2020, es un planeta de período ultracorto (USP) con características que lo hacen único:
- Orbita infernal: Completa una vuelta a su estrella cada 0.44 días (10.5 horas).
- Baja densidad: Con una masa de ~1.5-2 Tierras y un radio de ~1.4 Tierras, su densidad es de aproximadamente 4.3 g/cm³, significativamente menor de lo esperado para un mundo puramente rocoso, sugiriendo la presencia de algo más ligero.
- Estrella antigua: Orbita una estrella del disco grueso galáctico de unos 10,000 millones de años de edad, pobre en metales como el hierro. Esto significa que el planeta y todo su sistema se formaron cuando la galaxia era joven y la composición de elementos era diferente.
La gran pregunta era: ¿Su baja densidad se debía a una estructura interna exótica o a la presencia de una atmósfera sustancial que inflaba su radio? El JWST ha dado una respuesta contundente.
La evidencia clave
El resultado principal del artículo se centra en la temperatura de brillo del lado diurno del planeta. Utilizando el espectro de emisión obtenido por el JWST en el rango infrarrojo (3-5 micrómetros), los científicos calcularon qué tan caliente se ve realmente el planeta.
- Expectativa teórica: Si TOI-561 b fuera una roca desnuda o tuviera una atmósfera tenue de vapor de roca, su lado diurno debería alcanzar temperaturas cercanas a los 2950 K (unos 2675 °C), asumiendo que no refleja luz (albedo cero) y no redistribuye calor al lado nocturno.
- Observación del JWST: Las mediciones arrojan una temperatura de brillo de entre 1800 K y 2150 K (dependiendo del método de análisis de datos). Esto es entre 700 y 1000 grados más frío de lo predicho para una roca desnuda.
Esta discrepancia enorme solo puede explicarse si el planeta posee una atmósfera lo suficientemente gruesa como para enfriar eficientemente su superficie visible. Una atmósfera con los ingredientes adecuados puede tener “ventanas” que permiten escapar el calor en ciertas longitudes de onda (como la luz visible) mientras atrapa calor en otras, o puede redistribuir parte del calor al lado nocturno.
¿De qué está hecha esta atmósfera?
El espectro del JWST, aunque no muestra características moleculares claras (lo que sugiere que la atmósfera podría estar nublada o ser químicamente simple en las capas superiores), es consistente con composiciones ricas en volátiles, es decir, elementos y compuestos ligeros que normalmente se evaporan.
Los modelos atmosféricos que mejor se ajustan a los datos son aquellos que incluyen una atmósfera sustancial compuesta principalmente por:
- Vapor de agua (H₂O)
- Una mezcla de vapor de agua y oxígeno (O₂)
Estos modelos logran reproducir la temperatura observada gracias a su capacidad para redistribuir el calor hacia el lado nocturno y posiblemente reflejar parte de la luz estelar (alto albedo) si se forman nubes de silicatos. En contraste, un modelo de una atmósfera pura de vapor de roca (SiO, MgO, etc.) predice un planeta mucho más caliente, incompatible con las observaciones.
Implicaciones revolucionarias
Este descubrimiento tiene consecuencias de gran alcance para el campo de la ciencia de exoplanetas:
- Fin del mito de la desecación completa: Demuestra que los planetas ultracalientes y de periodo ultracorto SÍ pueden retener atmósferas gruesas durante miles de millones de años, desafiando los modelos de pérdida atmosférica que predicen una erosión rápida y total.
- El papel clave de los océanos de magma: La hipótesis más sólida es que TOI-561 b alberga un vasto océano de magma en su lado diurno. Este océano actuaría como un reservorio gigante de volátiles, liberándolos continuamente a la atmósfera y reponiendo lo que se pierde en el espacio, en un ciclo de desgasificación activo.
- Desafío a la “Línea Costera Cósmica”: Existe un concepto teórico llamado cosmic shoreline (línea costera cósmica) que intenta predecir qué planetas retienen atmósferas basándose en su gravedad y la radiación recibida. TOI-561 b se encuentra muy por encima del umbral de radiación donde se esperaba que ninguna atmósfera sobreviviera, indicando que esta regla no es universal, especialmente para atmósferas pesadas (no solo de hidrógeno) o planetas con fuentes internas de volátiles.
- Una nueva ventana geofísica: Por primera vez, podemos estudiar la interacción entre el interior geoquímico y la atmósfera de un planeta rocoso fuera de nuestro sistema solar. La composición de la atmósfera de TOI-561 b está directamente ligada a los procesos en su océano de magma.
En constante aprendizaje
TOI-561 b ha pasado de ser un mundo extraño en los catálogos a un laboratorio natural transformador. Su tenaz atmósfera, alimentada por un océano de magma profundo, prueba que incluso en los entornos más hostiles de la galaxia, la naturaleza encuentra caminos complejos para retener envolturas gaseosas. Este hallazgo no solo redefine lo que es posible para los planetas rocosos, sino que también abre una puerta emocionante para investigar la geología y la climatología de mundos alienígenas a través del estudio de sus atmósferas.
Glosario de conceptos clave
- Exoplaneta de Período Ultracorto (USP): Planeta con un período orbital de menos de un día.
- Espectro de emisión del día: La huella espectral de la luz infrarroja que emite directamente el lado diurno caliente de un planeta.
- Temperatura de brillo: La temperatura de un cuerpo negro que emitiría la misma cantidad de radiación observada en una longitud de onda específica.
- Volátiles: Sustancias (como agua, dióxido de carbono, nitrógeno) con puntos de ebullición relativamente bajos que pueden formar atmósferas.
- Desgasificación del océano de magma: Proceso mediante el cual los gases disueltos en el magma son liberados a la atmósfera cuando la presión disminuye o el magma se enfría.