En pocas palabras
TOI-561 b es un planeta rocoso tan caliente y cercano a su estrella que completa una vuelta en solo 11 horas. Aun así, los datos del telescopio James Webb sugieren que tiene una capa de gases y nubes que reflejan mucha luz. Los científicos intentan descubrir de qué está hecha y cómo puede mantenerse allí pese al calor extremo.
Un planeta sin el día y la noche de siempre
A unos 280 años luz de distancia hay un mundo rocoso que solo se parece a la Tierra en que tiene una superficie sólida. Se llama TOI-561 b y está extraordinariamente cerca de su estrella: tarda apenas 11 horas en completar una órbita. La temperatura de su superficie supera los 1800 grados Celsius, o los 3000 grados Fahrenheit. Sin embargo, el calor no fue lo único que llamó la atención de los astrónomos. También les sorprendió la posibilidad de que este planeta abrasador esté rodeado por una atmósfera y nubes capaces de devolver al espacio buena parte de la luz de su estrella.
La misión TESS de la NASA detectó el planeta en 2020, como parte de su búsqueda de mundos que orbitan otras estrellas. El nombre TOI-561 b indica que está asociado con la estrella TOI-561, pero lo que más lo distingue es lo estrecha que es su órbita. En muchos sistemas planetarios, un año dura días o meses; en este mundo, basta con 11 horas para completar una vuelta y regresar al mismo punto de la órbita.
Debido a su cercanía con la estrella, es probable que el planeta esté acoplado por mareas. Esto significa que tarda lo mismo en girar sobre su eje que en dar una vuelta alrededor de la estrella. Así, siempre mantiene una misma cara orientada hacia ella, mientras la otra permanece apartada de su luz directa. TOI-561 b no tiene, por tanto, la alternancia habitual de amaneceres y atardeceres: cuenta con una mitad iluminada de forma permanente y otra sumida en una noche constante.
Esta diferencia podría generar un contraste enorme entre los dos lados del planeta. La cara que mira a la estrella recibe su radiación sin interrupción, mientras que la otra no recibe luz directa. Si la superficie diurna fuera roca desnuda y no hubiera atmósfera, cabría esperar que alcanzara una temperatura incluso mayor que la observada. El contraste llevó a los investigadores a plantearse dos preguntas: ¿una capa de gases transporta parte del calor hasta el lado nocturno, o una gran cantidad de luz se refleja antes de calentar la superficie?
James Webb sigue la órbita del planeta
Para investigar estas posibilidades, el equipo observó TOI-561 b con el telescopio espacial James Webb y siguió los cambios en el brillo y la temperatura del planeta mientras avanzaba por su órbita. Las observaciones duraron 37 horas, tiempo suficiente para cubrir casi cuatro vueltas completas. El objetivo no era simplemente obtener una imagen, sino medir cómo cambiaba la luz procedente del sistema a medida que el planeta ocupaba distintas posiciones respecto de su estrella y del observador.
Este tipo de mediciones permite reconstruir cómo se distribuyen la luz y el calor por el planeta. Cuando el brillo observado varía a lo largo de la órbita, los investigadores pueden deducir diferencias entre las regiones que quedan a la vista en distintos momentos. Según Lisa Dang, integrante del equipo e investigadora de University of Waterloo, el análisis mostró que el planeta refleja una cantidad considerable de luz estelar y que el calor no queda confinado por completo a la cara diurna. En conjunto, estos indicios refuerzan la posibilidad de que tenga una atmósfera.
Observar casi una órbita entera fue importante porque permitió al equipo estudiar por primera vez el lado nocturno de este planeta en el marco de la investigación. La pregunta principal era si la cara oscura estaba lo bastante caliente como para recibir el calor que pierde el lado diurno. Sin embargo, las mediciones de Webb indicaron que no alcanza una temperatura suficiente para explicar por sí sola toda la energía que falta en la cara más caliente. Por eso, el transporte de calor hacia el lado nocturno no basta como explicación y la reflexión de la luz aparece como una parte importante del fenómeno.
Una superficie que refleja la luz como Venus
Los resultados indican que TOI-561 b devuelve al espacio cerca de tres cuartas partes de la luz de su estrella que recibe. Es decir, refleja alrededor del 75 por ciento, una proporción similar a la de Venus, el planeta del sistema solar que más luz solar refleja. Como comparación, la Tierra devuelve aproximadamente el 30 por ciento de la luz del Sol que llega hasta ella. La comparación se refiere a la cantidad de luz reflejada, no a que estos mundos tengan ambientes parecidos: Venus, la Tierra y TOI-561 b presentan temperaturas y condiciones atmosféricas muy distintas.
Una reflectividad tan alta podría parecer un detalle relacionado solo con la luz, pero ayuda a comprender el equilibrio térmico del planeta. La luz que se refleja no se transforma en calor dentro de la superficie, así que una capa reflectante puede reducir la energía que absorbe la cara orientada hacia la estrella. Esto ayudaría a explicar por qué la superficie parece menos caliente de lo que se esperaría si fuera una roca desnuda expuesta continuamente a la radiación estelar. De ahí surge la idea de una posible atmósfera que no solo transporta calor, sino que también podría contener nubes capaces de devolver al espacio buena parte de la radiación.
El equipo considera que las responsables de este reflejo podrían ser nubes de silicatos formadas en la atmósfera caliente del planeta. Entre los materiales propuestos están el dióxido de silicio y los silicatos de magnesio, compuestos de la misma familia que algunos minerales presentes en materiales comunes de la Tierra, como el cuarzo y la arena. Pero, dadas las condiciones extremas de este mundo, no hay que imaginar esas nubes como nubes de agua similares a las terrestres: serían partículas minerales vaporizadas o condensadas en un entorno de calor intenso.
Por el efecto que tienen sobre la radiación, estas capas podrían actuar como una barrera que devuelve parte de la luz estelar antes de que el planeta la absorba. También podrían ayudar a que la atmósfera se mantenga, aunque los datos actuales aún no permiten aclarar todos los detalles de esa relación. Las observaciones respaldan la presencia de una atmósfera y apuntan a nubes muy reflectantes, pero todavía no ofrecen un análisis definitivo de la composición de los gases ni de cómo se mueven sus componentes alrededor del planeta.
Una atmósfera entre dos posibilidades extremas
Por ahora, los científicos no saben de qué sustancias está hecha la atmósfera de TOI-561 b. Una posibilidad es que sea densa y rica en dióxido de carbono, con ciertas semejanzas generales con la atmósfera de Venus. Otra es que contenga mucho dióxido de azufre, lo que encajaría mejor con la imagen de un ambiente de intensa actividad volcánica, como el de Ío, la luna de Júpiter y el cuerpo con mayor actividad volcánica del sistema solar.
Estas comparaciones no significan que el planeta sea una copia de Venus o de Ío. Más bien, plantean dos vías posibles para entender cómo pudo formarse su atmósfera y cómo ha logrado persistir. Si la actividad volcánica libera gases a la atmósfera, podría reponer los que el planeta pierde con el tiempo, como se propone para Ío. Si su composición es diferente, otros mecanismos podrían explicar que siga allí. En cualquiera de los casos, conocer los componentes reales será un paso indispensable para determinar qué ocurre en este mundo.
La posibilidad de que la atmósfera perdure resulta especialmente llamativa porque TOI-561 b recibe una enorme cantidad de energía de su estrella y su superficie supera los 1800 grados Celsius. Antes se pensaba que un mundo tan caliente quizá no podría conservar una atmósfera. Los nuevos indicios abren la posibilidad de que alguna atmósfera haya sobrevivido a su alrededor durante miles de millones de años, pese a las condiciones extremas. Sin embargo, estos datos no demuestran por sí solos cuánto tiempo lleva allí ni cómo ha evolucionado: plantean nuevas preguntas sobre los mecanismos que podrían protegerla o reponerla.
¿Qué podrán revelar las próximas observaciones?
El equipo considera que las observaciones de longitudes de onda más largas con el telescopio James Webb podrían ayudar a distinguir entre las explicaciones propuestas. Las distintas sustancias dejan señales diferentes en la luz, y analizarlas permitiría saber si la atmósfera se parece más a una neblina rica en dióxido de carbono, si muestra señales marcadas de dióxido de azufre o si tiene una composición distinta que todavía no se ha identificado. Las nuevas mediciones también podrían aportar más información sobre las nubes minerales que explicarían la gran cantidad de luz reflejada.
Conocer la composición permitiría relacionar tres misterios: por qué se refleja tanta luz estelar, cómo se distribuye el calor entre las dos caras del planeta y de qué manera puede persistir una atmósfera en un entorno tan hostil. Cada respuesta ayudaría a poner a prueba una explicación diferente. ¿Dominan el planeta las nubes reflectantes? ¿Los volcanes reponen los gases? ¿O actúan varios factores a la vez?
En el estudio participaron investigadores como Lisa Dang, de University of Waterloo, y los resultados del equipo se publicaron en The Astronomical Journal. El trabajo muestra que no siempre es necesario observar directamente los detalles de la superficie de un planeta distante para aprender sobre él. Los cambios de luz y temperatura a lo largo de una órbita pueden revelar características que no se distinguen en una sola imagen, como la posible presencia de una atmósfera o las diferencias entre las mitades iluminada y oscura.
Conclusión
TOI-561 b es un mundo rocoso de condiciones extremas: está a unos 280 años luz, fue descubierto en 2020, completa una órbita en 11 horas y su superficie supera los 1800 grados Celsius. Tras 37 horas de observación, que cubrieron casi cuatro órbitas, el telescopio James Webb encontró indicios de que el planeta refleja alrededor del 75 por ciento de la luz de su estrella y quizá esté rodeado por una atmósfera con nubes de silicatos.
La composición de esa atmósfera sigue siendo una incógnita. Algunos de sus componentes podrían recordar a los de la atmósfera de Venus, o podría haber señales de dióxido de azufre y de actividad volcánica semejante a la de Ío. Las observaciones de Webb en longitudes de onda más largas ayudarán a poner a prueba estas posibilidades. Mientras tanto, el hallazgo destaca porque sugiere que incluso un planeta extremadamente caliente podría reflejar la luz y distribuir el calor de maneras inesperadas, y quizá conservar una atmósfera durante largos periodos.