Un equip internacional d’astrònoms ha identificat la procedència de l’exoplaneta ultracalorós WASP-121b gràcies a les últimes observacions del telescopi espacial James Webb (JWST), segons estudis publicats avui a les revistes científiques Nature Astronomy i The Astronomical Journal. L’objectiu dels investigadors era entendre com i on es va originar aquest planeta gegant, que es troba a una òrbita extremadament propera a la seva estrella, completant una revolució en només 30,5 hores.
Les dades recollides amb l’espectrògraf d’infraroig proper (NIRSpec) del JWST han permès detectar vapor d’aigua, monòxid de carboni, monòxid de silici i metà a l’atmosfera del planeta. Aquests compostos han ajudat l’equip encapçalat per Thomas Evans-Soma (Institut Max Planck d’Astronomia i Universitat de Newcastle) i Cyril Gapp (MPIA) a determinar la quantitat de carboni, oxigen i silici presents, i a aclarir processos claus per a la composició de WASP-121b.
La presència de metà, segons els científics, indica la presència de potents corrents verticals en el costat nocturn del planeta, un comportament que desafia els models actuals sobre la dinàmica atmosfèrica d’exoplanetes tan extrems. “Això desafia els models actuals de dinàmica atmosfèrica en exoplanetes, que probablement hauran d’ajustar-se per reflectir aquesta intensa barreja vertical al costat nocturn de WASP-121b”, destaca Evans-Soma.
WASP-121b presenta dos hemisferis marcadament diferents: un costat permanentment exposat a l’estrella, amb temperatures que superen els 3.000 °C, i un costat de nit, on la temperatura no baixa dels 1.500 °C. “Les temperatures al costat diürn són tan altes que fins i tot materials refractaris —normalment sòlids i resistents al calor extrem— es poden trobar en forma gasosa a l’atmosfera del planeta”, remarca Evans-Soma.
Analitzant els compostos que s’evaporen a diferents temperatures, els astrònoms han arribat a la conclusió que WASP-121b va formar-se en una regió del seu sistema originari prou freda per mantenir l’aigua congelada, però prou càlida perquè el metà fos gasos. Aquestes condicions, en el Sistema Solar, es troben entre les òrbites de Júpiter i Urà. Això suggereix que el planeta es va originar en una zona remota i després es va desplaçar fins a una òrbita molt propera a la seva estrella.
El silici detectat en forma de monòxid de silici prové de materials rocosos, com el quars, que s’enriqueixen a mesura que el planeta incorpora planetesimals a les fases finals de la seva formació. “La proporció de carboni, oxigen i silici ens diu molt sobre com es va formar aquest planeta i com va adquirir els seus materials”, afirma Evans-Soma.
Durant el seu creixement, WASP-121b hauria creat un buit dins el disc original de gas i pols, bloquejant el flux de gels però continuant absorbint gas, especialment ric en carboni. Aquest procés explicaria per què el planeta presenta més carboni que oxigen comparat amb la seva estrella. L’aigua s’hauria mantingut congelada i l’oxigen retingut, mentre que el metà evaporat hauria enriquit l’atmosfera planetària.
Els científics han detectat metà en gran abundància al costat fosc de WASP-121b, tot i que les condicions extretes farien pensar que aquesta molècula hauria de ser escassa. Plantegen que pot ser l’efecte de corrents ascendents que transporten metà des de capes més profundes, on la temperatura i l’alta proporció de carboni en permeten l’estabilitat.
Per a la seva investigació, l’equip també va aprofitar els instants de trànsit de WASP-121b davant la seva estrella, analitzant com la llum creua la seva atmosfera i n’extrau la signatura química. “El vostre espectre de transmissió va confirmar la presència de monòxid de silici, monòxid de carboni i aigua que ja havíem detectat amb dades d’emissió”, explica Gapp.
Aquestes troballes permeten, per primer cop, entendre en detall l’origen i la migració d’un planeta gegant tan proper a la seva estrella, i obren pas a una revisió dels models actuals de dinàmica atmosfèrica d’exoplanetes extrems.