Una ilustración del objeto aislado de masa planetaria SIMP 0136.(Crédito de la imagen: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI))
Utilizando el telescopio espacial James Webb (JWST), los astrónomos se han asomado a la atmósfera de un cuerpo cósmico que podría ser un planeta rebelde o una «estrella fallida». Sea como fuere, vaga por el cosmos sin progenitor.
El huérfano cósmico, u «objeto de masa planetaria flotante», denominado SIMP 0136, se desplaza por el universo a unos 20 años luz de la Tierra, y lo hace sin anclaje estelar. SIMP 0136 tiene una masa 13 veces superior a la de Júpiter, pero su tamaño es similar al del gigante gaseoso del Sistema Solar. Descubierto en 2003, SIMP 0136 gira tan rápidamente que un día en este mundo rebelde dura apenas unas 2,4 horas terrestres.
Existe la posibilidad de que SIMP 0136 no sea un planeta, sino un objeto denominado «enana marrón», un cuerpo estelar que se forma como una estrella pero que no alcanza la masa suficiente para desencadenar la fusión nuclear del hidrógeno en helio en su núcleo. La confusión surge del hecho de que estas «estrellas fallidas» tienen un límite inferior de masa de alrededor de 13 veces la masa de Júpiter – justo alrededor de la masa de SIMP 0136, de hecho.
Debido a que SIMP 0136 es relativamente brillante para tratarse de un objeto de masa planetaria aislado y a que su luz no está contaminada por la luz de una estrella madre, ha sido un objetivo popular para los astrónomos.Así, incluso antes de que el JWST examinara este objeto, una serie de instrumentos terrestres, así como los telescopios espaciales Hubble y Spitzer, lo habían estudiado. Sin embargo, estas investigaciones dejaron a los astrónomos con algunos enigmas en torno a SIMP 0136.
Los astrónomos habían descubierto previamente que SIMP 0136 fluctúa en brillo. Se pensó que estos cambios no podían deberse únicamente a las nubes del mundo del tamaño de Júpiter, sino a una compleja combinación de factores atmosféricos.
Utilizando el JWST, el equipo pudo monitorizar la luz infrarroja de SIMP 0136 durante dos rotaciones completas, observando variaciones en las capas de nubes del planeta, la temperatura e incluso su química. Muchos de los detalles que observaron los científicos estaban ocultos a la vista anteriormente.
«Ya sabíamos que varía su brillo, y estábamos seguros de que hay capas de nubes irregulares que rotan dentro y fuera de la vista y evolucionan con el tiempo», dijo en un comunicado Allison McCarthy, líder del equipo de estudio e investigadora de la Universidad de Boston. «También pensábamos que podría haber variaciones de temperatura, reacciones químicas y posiblemente algunos efectos de la actividad auroral que afectan al brillo, pero no estábamos seguros».
Miles de arco iris invisibles
Observar SIMP 0136 con el JWST durante dos rotaciones permitió al equipo utilizar el espectrógrafo de infrarrojo cercano (NIRSpec) del telescopio, así como su instrumento de infrarrojo medio (MIRI). De este modo, los investigadores pudieron recoger datos en una amplia gama de longitudes de onda de luz infrarroja.
El resultado fueron cientos de curvas de luz muy detalladas que mostraban cómo cada longitud de onda de luz infrarroja cambiaba de brillo a medida que SIMP 0136 giraba. «Ver el espectro completo de este objeto cambiar en el transcurso de minutos fue increíble», dijo Johanna Vos , investigadora principal del equipo e investigadora del Trinity College de Dublín, en el comunicado. «Hasta ahora, sólo teníamos una pequeña porción del espectro en el infrarrojo cercano del Hubble, y unas pocas mediciones de brillo del Spitzer».
Una ilustración de SIMP 0136 como enana marrón estelar fallida con una aurora brillante sobre su polo norte (Crédito de la imagen: Chuck Carter, Caltech, NRAO/AUI/NSF )Los investigadores observaron que la luz infrarroja de SIMP 0136 presentaba distintas curvas de luz, con algunas longitudes de onda más brillantes y otras más tenues, mientras que el resto no cambiaba en absoluto.
«Imagina que observas la Tierra desde lejos. Si observaras cada color por separado, verías diferentes patrones que te dirían algo sobre su superficie y atmósfera, aunque no pudieras distinguir las características individuales», dijo en el comunicado Philip Muirhead, miembro del equipo de estudio e investigador de la Universidad de Boston. «El azul aumentaría a medida que los océanos rotan a la vista. Los cambios en el marrón y el verde indicarían algo sobre el suelo y la vegetación». Para evaluar la causa de las variaciones de luz del SIMP 0136, el equipo desarrolló modelos atmosféricos para determinar qué regiones de la atmósfera eran responsables de cada longitud de onda de luz. “Las distintas longitudes de onda proporcionan información sobre las diferentes profundidades de la atmósfera”, explica McCarthy. «Empezamos a darnos cuenta de que las longitudes de onda que tenían las formas de curva de luz más similares también sondeaban las mismas profundidades, lo que reforzó esta idea de que debían estar causadas por el mismo mecanismo».
SIMP 0136 visto por la encuesta astronómica Legacy. (Crédito de la imagen: Legacy Surveys / D.Lang (Perimeter Institute) & Meli thev)Una banda de longitudes de onda infrarrojas procede de las profundidades de la atmósfera de SIMP 0136, donde el equipo sospecha que se esconden nubes irregulares de partículas de hierro. Se cree que otra agrupación de longitudes de onda procede de zonas más altas de la atmósfera y de nubes irregulares de silicatos.
El último grupo de longitudes de onda se teoriza que se originan a gran altura por encima de estas nubes en relación con la temperatura de SIMP 0136. Las zonas más brillantes podrían corresponder a auroras detectadas alrededor de SIMP 0136 en ondas de radio, o bien podrían ser el resultado de gas caliente que se desplaza hacia arriba a través de la atmósfera de SIMP 0136.
Hay curvas de luz que el JWST observó en SIMP 0136 que no pueden explicarse ni por las nubes del objeto ni por su temperatura, y que podrían estar influidas por la química del carbono de la atmósfera de SIMP 0136, ya que las bolsas de dióxido de carbono y monóxido de carbono entraron y salieron del campo de visión del JWST. Otra explicación podrían ser las reacciones químicas que provocan cambios en la atmósfera de SIMP 0136.
«Todavía no hemos descifrado realmente la parte química del rompecabezas, pero estos resultados son realmente emocionantes porque nos están mostrando que las abundancias de moléculas como el metano y el dióxido de carbono podrían cambiar de un lugar a otro y con el tiempo», dijo Vos. «Si estamos observando un exoplaneta y sólo podemos obtener una medición, debemos tener en cuenta que podría no ser representativa de todo el planeta».
La investigación del equipo se publicó el lunes (3 de marzo) en la revista Astrophysical Journal Letters.
