Combinando varios años de observaciones del Telescopio Espacial Hubble de la NASA junto con la realización de modelos por computadora, los astrónomos han encontrado evidencia de ciclones masivos y otras actividades climáticas dinámicas que se arremolinan en un planeta caliente del tamaño de Júpiter a 880 años luz de distancia.
El planeta, llamado WASP-121 b, no es habitable. Pero este resultado es un primer paso importante en el estudio de los patrones climáticos en mundos distantes y quizás, eventualmente, en la búsqueda de exoplanetas potencialmente habitables con climas estables a largo plazo.
Durante las últimas décadas, observaciones detalladas con telescopios y naves espaciales de los planetas vecinos de nuestro sistema solar muestran que sus atmósferas turbulentas no son estáticas sino que cambian constantemente, al igual que el clima en la Tierra. Esta variabilidad también debería aplicarse a los planetas alrededor de otras estrellas. Pero se necesitan muchas observaciones detalladas y modelos computacionales para medir realmente tales cambios.
Para realizar el descubrimiento, un equipo internacional de astrónomos reunió y reprocesó observaciones del Hubble de WASP-121 b tomadas en 2016, 2018 y 2019.
Descubrieron que el planeta tiene una atmósfera dinámica que cambia con el tiempo. El equipo utilizó sofisticadas técnicas de modelado para demostrar que estas dramáticas variaciones temporales podrían explicarse por patrones climáticos en la atmósfera del exoplaneta.
El equipo descubrió que la atmósfera de WASP-121 b muestra diferencias notables entre las observaciones. Lo más dramático es que podría haber frentes climáticos masivos, tormentas y ciclones masivos que se crean y destruyen repetidamente debido a la gran diferencia de temperatura entre el lado que mira a las estrellas y el lado oscuro del exoplaneta. También detectaron un aparente desplazamiento entre la región más caliente del exoplaneta y el punto del planeta más cercano a la estrella, así como variabilidad en la composición química de la atmósfera del exoplaneta (medida mediante espectroscopia).
El equipo llegó a estas conclusiones utilizando modelos computacionales para ayudar a explicar los cambios observados en la atmósfera del exoplaneta. «Los notables detalles de nuestras simulaciones de la atmósfera de exoplanetas nos permiten modelar con precisión el clima en planetas ultracalientes como WASP-121 b», explicó Jack Skinner, becario postdoctoral en el Instituto de Tecnología de California en Pasadena, California, y colíder de este estudio. «Aquí damos un importante paso adelante al combinar limitaciones de observación con simulaciones de la atmósfera para comprender la variación temporal del tiempo en estos planetas».
«Este es un resultado enormemente emocionante a medida que avanzamos en la observación de patrones climáticos en exoplanetas», dijo uno de los investigadores principales del equipo, Quentin Changeat, investigador de la Agencia Espacial Europea en el Instituto Científico del Telescopio Espacial en Baltimore, Maryland. «Estudiar el clima de los exoplanetas es vital para comprender la complejidad de las atmósferas de los exoplanetas en otros mundos, especialmente en la búsqueda de exoplanetas con condiciones habitables».
WASP-121 b está tan cerca de su estrella madre que el período orbital es de sólo 1,27 días. Esta proximidad significa que el planeta está bloqueado por mareas, de modo que el mismo hemisferio siempre mira hacia la estrella, de la misma manera que nuestra Luna siempre tiene el mismo lado apuntando a la Tierra. Las temperaturas diurnas se acercan a los 3.450 grados Fahrenheit (2.150 grados Kelvin) en el lado del planeta que mira hacia las estrellas.
El equipo utilizó cuatro conjuntos de observaciones de archivo del Hubble de WASP-121 b. El conjunto de datos completo incluía observaciones de WASP-121 b en tránsito frente a su estrella (tomada en junio de 2016); WASP-121 b pasando detrás de su estrella, también conocido como eclipse secundario (tomado en noviembre de 2016); y el brillo de WASP-121 b en función de su ángulo de fase con respecto a la estrella (la cantidad variable de luz recibida en la Tierra desde un exoplaneta mientras orbita su estrella madre, similar al ciclo de fase de nuestra Luna). Estos datos fueron tomados en marzo de 2018 y febrero de 2019, respectivamente.
«El conjunto de datos reunido representa una cantidad significativa de tiempo de observación para un solo planeta y actualmente es el único conjunto consistente de observaciones repetidas», dijo Changeat. La información que extrajimos de esas observaciones se utilizó para inferir la química, la temperatura y las nubes de la atmósfera de WASP-121 b en diferentes momentos. Esto nos proporcionó una imagen exquisita del planeta cambiando con el tiempo».
