El primer mapa en 3D de la atmósfera de un exoplaneta revela un clima 'de ciencia ficción'

El exoplaneta en cuestión, WASP-121b, también conocido como 'Tylos', se encuentra a unos 900 años luz de distancia, en la constelación de Puppis. Se trata de un gigante gaseoso, clasificado como un 'Júpiter ultra-caliente', y orbita su estrella a una distancia tan corta que un año allí dura apenas 30 horas terrestres. Esta proximidad extrema también provoca que Tylos esté 'anclado' gravitatoriamente a la estrella, a la que siempre ofrece la misma cara. Una cara en la que reina un calor abrasador, en contraste con la otra, siempre a la sombra y en la que las temperaturas son gélidas.

«La atmósfera de este planeta - afirma Julia Victoria Seidel, investigadora del Observatorio Europeo Austral (ESO) en Chile y autora principal del estudio- se comporta de maneras que desafían nuestra comprensión de cómo funciona el clima, no solo en la Tierra, sino en todos los planetas. Parece algo sacado de la ciencia ficción». Una comparación nada casual, ya que los fenómenos observados en este mundo lejano superan con creces cualquier cosa vista en nuestro propio Sistema Solar.

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Los investigadores, de hecho, consiguieron penetrar muy profundamente en la atmósfera de Tylos, y observaron distintos vientos en capas separadas, lo que les permitió, por primera vez, construir un mapa en 3D de la estructura atmosférica de un exoplaneta.

Para conseguirlo, Seidel y su equipo utilizaron el instrumento ESPRESSO, instalado en el Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Europeo Austral, que combina la luz de los cuatro telescopios de 8,2 metros que componen el VLT y la convierte en una única señal. De este modo, el VLT es capaz de recolectar cuatro veces más luz que cada telescopio individual, lo que le permite captar señales mucho más débiles y obtener detalles sin precedentes. Es como si tuviéramos cuatro ojos que, al combinarse, nos dieran una visión mucho más nítida y detallada de las cosas.

De este modo, y al observar el planeta durante un tránsito completo frente a su estrella anfitriona, ESPRESSO pudo detectar las huellas de múltiples elementos químicos, repartidos en diferentes capas de la atmósfera. «El VLT -explica Leonardo A. dos Santos, coautor del estudio- nos permitió sondear tres capas distintas de la atmósfera del exoplaneta de una sola vez». Los investigadores rastrearon los movimientos del hierro, el sodio y el hidrógeno, lo que les permitió cartografiar los vientos en las capas profundas, medias y superficiales de la atmósfera, respectivamente.

Los resultados fueron sorprendentes. Seidel y su equipo descubrieron una corriente en chorro que transporta material alrededor del ecuador del planeta, mientras que un flujo separado, más abajo en la atmósfera, mueve gas desde el lado caliente hacia el lado más frío. «Este tipo de clima -afirma Seidel- nunca se había visto antes en ningún planeta». La corriente en chorro observada abarca la mitad del planeta, ganando velocidad y agitando violentamente la atmósfera a gran altura a medida que cruza el lado caliente de Tylos. «Incluso los huracanes más fuertes del Sistema Solar -añade la investigadora- parecen tranquilos en comparación».

Además, el estudio complementario publicado en 'Astronomy & Astrophysics' reveló la presencia de titanio justo debajo de la corriente en chorro. Un hallazgo inesperado, ya que observaciones previas del planeta indicaban la ausencia de este elemento, que en realidad permanecía oculto en las capas atmosféricas más profundas. La detección de titanio sugiere una atmósfera dinámica y compleja, donde los elementos químicos se mezclan y redistribuyen constantemente.

Bibiana Prinoth, que dirigió el estudio complementario y que también es coautora del artículo de 'Nature', afirma que «es realmente alucinante que podamos estudiar detalles como la composición química y los patrones climáticos de un planeta a una distancia tan grande».

Un avance, en definitiva, que resulta sin duda emocionante, aunque los astrónomos son conscientes de las limitaciones actuales. Para estudiar la atmósfera de planetas más pequeños y similares a la Tierra, en efecto, se necesitarán telescopios aún más grandes y potentes. Entre ellos el Telescopio Extremadamente Grande (ELT) de ESO, actualmente en construcción en el desierto de Atacama en Chile. «El ELT -afirma Prinoth- cambiará las reglas del juego para el estudio de las atmósferas de exoplanetas. Esta experiencia me hace sentir como si estuviéramos a punto de descubrir cosas increíbles con las que ahora solo podemos soñar». El futuro de la investigación de exoplanetas, pues, entra ahora en una nueva era de exploración cósmica, y los descubrimientos actuales son solo un pequeño aperitivo de lo que nos espera.