Las observaciones con el Telescopio Espacial James Webb (JWST) han producido un mapa de temperatura global del gigante gaseoso WASP-43b, a 280 años luz de distancia, revelando que las nubes cubren su lado nocturno.
Una colaboración internacional de astrónomos, el equipo JWST Transiting Exoplanet Early Release Science (JTEC-ERS), observó este mundo con el instrumento de infrarrojo medio (MIRI) de JWST para estudiar su clima. Los resultados se publican en Nature Astronomy.
El resultado central es un mapa que describe la distribución global de la temperatura derivada de la luz infrarroja que WASP-43b emite en respuesta a la irradiación de su estrella anfitriona. Al cubrir un rango espectral sensible a materiales calientes, MIRI funciona de manera similar a un termómetro sin contacto utilizado para medir la temperatura corporal, pero a grandes distancias, que ascienden a 280 años luz para WASP-43b. En este mapa las temperaturas medidas oscilan entre 600 y 1.250 grados centígrados. Por el contrario, utilizando observaciones comparables, Júpiter, el gigante gaseoso del Sistema Solar, alcanza una temperatura gélida de -135 grados.
Aunque similar en tamaño y masa a Júpiter, es un mundo muy diferente. WASP-43b mantiene una órbita excepcionalmente estrecha alrededor de su estrella anfitriona, WASP-43, viajando a sólo dos diámetros estelares por encima de la superficie de la estrella y completando su órbita en sólo 19,5 horas. La pequeña separación provocó que el día y el año del planeta se sincronizaran. En otras palabras, girar alrededor de la estrella lleva el mismo tiempo que el planeta necesita para girar alrededor de su eje. En consecuencia, la estrella siempre ilumina y calienta el mismo lado del planeta.
Los vientos llevan el aire al hemisferio opuesto, donde se enfría en la noche eterna. Sin embargo, en WASP-43b, estos vientos son extremadamente violentos, con velocidades que alcanzan casi los 9.000 km/h, superando todo lo que presenciamos en el Sistema Solar. En comparación, incluso los vientos más fuertes de Júpiter no son más que una suave brisa.
“Con el Hubble pudimos ver claramente que hay vapor de agua durante el día. Tanto Hubble como Spitzer sugirieron que podría haber nubes en el lado nocturno”, explicó Taylor Bell en un comunicado. “Pero necesitábamos mediciones más precisas del JWST para realmente comenzar a mapear la temperatura, la nubosidad, los vientos y la composición atmosférica más detallada en todo el planeta”.
Las observaciones del JWST encontraron que el contraste de temperatura entre el día y la noche era más fuerte de lo que se esperaría en una atmósfera sin nubes. Los cálculos del modelo confirman que el lado nocturno del planeta está envuelto por una gruesa capa de nubes en lo alto de la atmósfera, que bloquea gran parte de la radiación infrarroja que viene desde abajo y que de otro modo veríamos. Aún se desconocen los tipos exactos de nubes. Claramente, no serán nubes de agua como las de la Tierra, y mucho menos las nubes de amoníaco que vemos en Júpiter, ya que el planeta está demasiado caliente para que se condensen agua y amoníaco. En cambio, es más probable que se formen nubes hechas de rocas y minerales a estas temperaturas. Por lo tanto, deberíamos esperar nubes formadas por gotas de roca líquida. Por otro lado, el lado más cálido durante el día de WASP-43b parece estar libre de nubes.
Para investigar la composición atmosférica con más detalle, el equipo produjo espectros, es decir, descompusieron la luz infrarroja recibida en pequeñas secciones de longitud de onda, similar a un arco iris que revela los componentes de color de la luz solar. Este método les permitió identificar las firmas de compuestos químicos individuales que irradian en longitudes de onda específicas. Como resultado, los astrónomos confirmaron mediciones anteriores de vapor de agua, pero ahora en todo el planeta. Hubble sólo pudo estudiar el lado diurno, ya que el lado nocturno estaba demasiado oscuro para reconocer las moléculas allí. JWST, con su mayor sensibilidad, ahora completa el cuadro.
Además, los Júpiter calientes suelen albergar grandes cantidades de hidrógeno molecular y monóxido de carbono, que no pudieron investigarse con las observaciones del equipo. Sin embargo, cuando se los somete al lado nocturno más frío, el hidrógeno y el monóxido de carbono participan en una serie de reacciones que producirían metano y agua.
Sin embargo, MIRI no encontró metano. Los astrónomos explican esta sorpresa por la enorme velocidad del viento en WASP-43b. Los compañeros de reacción pasan por el lado nocturno más frío tan rápidamente que queda poco tiempo para que las reacciones químicas esperadas produzcan cantidades detectables de metano. Cualquier pequeña fracción de metano se mezcla completamente con los demás gases. Rápidamente vuelve a llegar al lado del día, donde queda expuesto al calor destructivo.
