Las atmósferas de los planetas gaseosos en órbita alrededor del Sol muestran un patrón claro. Cuanto más grande es el planeta, menor es el porcentaje de elementos “pesados”. Pero un equipo internacional de astrónomos ha descubierto que en nuestra galaxia, las atmósferas de los gigantes gaseosos son variables y no se adaptan al patrón del Sistema Solar.
Metales pesados y la relación carbono-oxígeno
Utilizando el James Webb Space Telescope de la NASA, los investigadores descubrieron que la atmósfera del exoplaneta HD149026b. Un joviano caliente en órbita alrededor de una estrella similar al Sol, es abundante en elementos más pesados que el carbono. El porcentaje es mucho más alto de lo que los científicos esperarían para un planeta de su masa.
Además, la relación carbono-oxígeno de HD149026b es muy alta en comparación con los planetas del sistema solar. Estos resultados, publicados en Nature el 27 de marzo (ref.), son un paso importante hacia la obtención de una muestra estadística para evaluar los exoplanetas que descubrimos y, al mismo tiempo, proporcionan información sobre la formación de planetas. “Parece que cada planeta gigante es diferente y estamos empezando a ver estas diferencias gracias a JWST”, dijo Jonathan Lunine, coautor del estudio. “En este documento, hemos determinado cuántas moléculas hay en comparación con el componente principal, el hidrógeno, el elemento más común en el universo. Esto nos dice mucho sobre cómo se formó este planeta”.
Los planetas gigantes de nuestro sistema solar muestran una correlación casi perfecta entre la composición general y la composición atmosférica y la masa, dijo Jacob Bean, autor principal del artículo. En cambio, los gigantes gaseosos extrasolares muestran una diversidad mucho mayor y los científicos no sabían cuán variables eran sus atmósferas hasta este análisis de HD149026b.
Las composiciones atmosféricas
“Hemos demostrado que las composiciones atmosféricas de los planetas gigantes extrasolares no siguen la misma tendencia que es tan clara en los planetas del Sistema Solar”, dijo Bean. “Los planetas extrasolares gigantes muestran una amplia diversidad en las composiciones atmosféricas además de su amplia diversidad de composiciones generales”. HD149026b, por ejemplo, es muy rico en metales pesados en comparación con su masa. “Tiene la masa de Saturno, pero su atmósfera parece tener hasta 27 veces la cantidad de elementos pesados que encontramos en Saturno“.
Esta relación, llamada “metalicidad”, es útil para comparar un planeta con su estrella natal o con otros planetas en su sistema, explica Lunine. Otra medida clave es la relación entre carbono y oxígeno en la atmósfera de un planeta, que revela la “receta” de los sólidos originales en un sistema planetario.
Para HD149026b, es de alrededor de 0.84, más alto que en nuestro Sistema Solar. En nuestro Sol, es poco más de un carbono por cada dos átomos de oxígeno (0.55). “Juntos, estas observaciones pintan la imagen de un disco de formación planetaria con abundantes sólidos ricos en carbono. HD149026b ha adquirido grandes cantidades de este material mientras se formaba”, explicó Lunine. Si bien una abundancia de carbono podría parecer favorable para la vida. Por el contrario, una alta relación entre carbono y oxígeno en realidad significa menos agua en un sistema planetario.
Investigaciones futuras
HD149026b es el primer caso interesante de composición atmosférica para este estudio particular. Los científicos planean observar otros cinco exoplanetas gigantes en el próximo año utilizando el telescopio James Webb. Se necesitan muchas más observaciones para descubrir cualquier patrón en la formación de planetas gigantes en comparación con la diversidad composicional que los astrónomos están empezando a documentar.
“El origen de esta diversidad es un misterio fundamental en nuestra comprensión de la formación de planetas”, dijo Bean. “Nuestra esperanza es que observaciones atmosféricas adicionales de planetas extrasolares con James Webb cuantifiquen mejor esta diversidad y produzcan patrones en realidades más complejas que podrían existir en el universo”.