Un exoplaneta gigante a 855 años luz de distancia es tan extremo que tiene nubes de metales vaporizados y lluvias de rubíes y zafiros líquidos. Se trata del Júpiter ultracaliente WASP-121b que ha sido estudiado gracias al telescopio espacial Hubble. La investigación ha sido publicada en Nature Astronomy.

Los gigantes de gas caliente situados cerca de sus estrellas y expuestos a potentes flujos de radiación son de gran interés para los científicos. Esto los convierte en laboratorios naturales para estudiar atmósferas en condiciones extremas.

WASP-121b es un Júpiter ultracaliente bloqueado por mareas en una estrella F6V, a 850 años luz del Sol. Un año en este exoplaneta dura 30,6 horas y la temperatura efectiva es de más de dos mil kelvin. 

Observaciones del 2017 habían destacado a WASP-121b por tener la primera estratosfera conocida con vapor de agua. Los análisis habían demostrado una inversión térmica en el lado diurno que pudo ser causada por sustancias que absorben la radiación de la estrella. Estas podrían ser vapores de Fe, Mg, Cr, V y VO. 

El estudio

Ahora, un equipo de astrónomos dirigido por Thomas Mikal-Evans del MIT ha publicado los resultados de un análisis de las observaciones a WASP-121b desde el espectrógrafo infrarrojo del Telescopio Espacial Hubble. El periodo de observación fue del 2018 al 2019.

Los científicos querían estudiar con más detalle la estructura de la atmósfera del gigante ultracaliente, en particular su estratosfera. El trabajo dio como resultado mapas globales de la distribución de la temperatura estratosférica, tanto en función de latitud y longitud, como de altura.

En el hemisferio diurno, la temperatura de la atmósfera superior oscila entre 2500 y 3500 kelvin (aprox. 2727 grados Celsius). Mientras que, en las regiones más frías del hemisferio nocturno cae por debajo de 1500 kelvin con un máximo de 1800 kelvin (aprox. 1227).

La región más caliente del planeta se desplaza hacia el este del punto subestelar. La inversión térmica en el lado diurno se observa a presiones por debajo de 30 mbar, consistente con los resultados de estudios anteriores. En el lado diurno, el contenido de vapor de agua cae bruscamente al disminuir la presión debido a la disociación térmica de las moléculas.

La ionización térmica también aumenta el número de electrones libres que se unen con el hidrógeno atómico para formar el ion hidruro (H-). A medida que la temperatura desciende en el lado nocturno, las moléculas de H2O se recombinan a bajas presiones. Los vientos son los responsables de la circulación del vapor de agua en el planeta, cuya velocidad alcanza los cinco kilómetros por segundo.  

Lluvia de gemas 

Las temperaturas estratosféricas en el lado nocturno de WASP-121b son lo suficientemente frías como para condensar partículas refractarias como magnesio, hierro y vanadio y condensar perovskita (CaTiO3). Esto puede provocar el agotamiento del titanio en la fase gaseosa.

La detección de metales refractarios sugiere que si forman nubes en el lado nocturno, una trampa tan fría no podrá eliminarlas de manera efectiva de la atmósfera superior. Los vientos horizontales y la mezcla vertical son capaces de mantener estas partículas condensadas en la atmósfera superior hasta que regresen al hemisferio diurno y se evaporen.

En la atmósfera superior, el aluminio puede combinarse con el oxígeno para formar el mineral corindón, una forma cristalina de óxido de aluminio. Aquí en la Tierra, cuando se mezcla con trazas de otros metales, como vanadio, hierro, cromo o titanio, forma rubíes y zafiros.

Se espera que a finales de este año WASP-121b se convierta en un objetivo para las observaciones del Telescopio Espacial James Webb. Esto nos permitirá determinar con más detalle la distribución de diversas sustancias en su atmósfera.