«¿Qué demonios es esto?». Los científicos que utilizan el telescopio espacial James Webb de la NASA no podían creerse lo que veían a 3.800 años luz de la Tierra: un raro exoplaneta, un mundo fuera de nuestro Sistema Solar, con … una atmósfera exótica nunca vista hasta ahora. Su composición, dominada por helio y carbono, es tan extraña que los investigadores no logran entender cómo el cuerpo pudo formarse. Y lo más curioso: tiene una extraña forma de limón. Y diamantes en su núcleo.

«Fue una sorpresa absoluta. Es extremadamente diferente de lo que esperábamos», asegura Peter Gao, del Laboratorio Carnegie de la Tierra y los Planetas en Washington, sobre la reacción del equipo. El estudio ha sido aceptado para su publicación en ‘The Astrophysical Journal Letters’.

Este objeto con la masa de Júpiter, denominado PSR J2322-2650b, orbita un púlsar, una estrella de neutrones «con la masa del Sol, pero el tamaño de una ciudad» que gira rápidamente y emite haces de radiación electromagnética a intervalos regulares. Estos haces pulsantes, que duran entre milisegundos y segundos, solo pueden verse cuando apuntan directamente hacia la Tierra, de forma similar a los rayos de un faro. Esta posibilidad doble, de ver el planeta iluminado por su estrella o no, ha permitido estudiarlo con más detalle.

De esta forma, los investigadores se dieron cuenta de que el exoplaneta tiene «un nuevo tipo de atmósfera que nadie había visto antes. En lugar de encontrar las moléculas habituales que esperamos encontrar en un exoplaneta, como agua, metano y dióxido de carbono, vimos carbono molecular, concretamente C₃ y C₂», comenta Michael Zhang, investigador principal de este estudio, de la Universidad de Chicago.

Las temperaturas en el planeta oscilan entre los 650 º C en los puntos más fríos del lado nocturno y 2.037 º C en los puntos más calientes del lado diurno. El carbono molecular es muy inusual porque, a estas temperaturas, si hay otros tipos de átomos en la atmósfera, el carbono se unirá a ellos. El carbono molecular solo predomina cuando hay casi ausencia de oxígeno o nitrógeno. De los aproximadamente 150 planetas que los astrónomos han estudiado dentro y fuera del sistema solar, ningún otro posee carbono molecular detectable. En el aire de este objeto es probable que floten nubes de hollín. En las profundidades, estas nubes pueden condensarse y formar diamantes.

Un año de menos de ocho horas

PSR J2322-2650b se encuentra extraordinariamente cerca de su estrella, a tan solo 1.600.000 kilómetros. En contraste, la distancia de la Tierra al Sol es de aproximadamente 257 millones de kilómetros. Debido a su órbita extremadamente estrecha, el año completo del exoplaneta —el tiempo que tarda en dar una vuelta alrededor de su estrella— es de tan solo 7,8 horas. Las fuerzas gravitacionales del púlsar, mucho más pesado, están arrastrando al planeta a esa extraña forma de limón.

Juntos, la estrella y el exoplaneta podrían considerarse un sistema de «viuda negra», aunque no es un ejemplo típico. Los sistemas de viuda negra son un tipo raro de sistema doble donde un púlsar de rápida rotación se empareja con una compañera estelar pequeña y de baja masa. En el pasado, el material de la compañera fluía hacia el púlsar, lo que provocaba que este girara más rápido con el tiempo, lo que generaba un fuerte viento. Ese viento y la radiación bombardeaban y evaporaban a la compañera, más pequeña y menos masiva. Al igual que la araña que le da nombre, el púlsar consumía lentamente a su desafortunada compañera. Pero en este caso, el compañero se considera oficialmente un exoplaneta.

De los 6.000 exoplanetas conocidos, este es el único que recuerda a un gigante gaseoso (con masa, radio y temperatura similares a los de un Júpiter caliente) orbitando un púlsar. Se sabe que solo unos pocos púlsares tienen planetas.

«¿Se formó este objeto como un planeta normal? No, porque su composición es completamente diferente», dice Zhang. «¿Se formó despojando a una estrella de su exterior, como se forman los sistemas viuda negra ‘normales’? Probablemente no, porque la física nuclear no produce carbono puro. Es muy difícil imaginar cómo se obtiene esta composición extremadamente rica en carbono. Parece descartar cualquier mecanismo de formación conocido».

El coautor del estudio, Roger Romani, de la Universidad de Stanford y del Instituto Kavli de Astrofísica de Partículas y Cosmología, propone una explicación: «A medida que la compañera se enfría, la mezcla de carbono y oxígeno en su interior comienza a cristalizarse. Los cristales de carbono puro flotan hacia la superficie y se mezclan con el helio, y eso es lo que observamos. Pero entonces algo tiene que ocurrir para mantener alejados el oxígeno y el nitrógeno. Y ahí es donde radica el misterio».

«Pero es bueno no saberlo todo», piensa Romani. «Tengo muchas ganas de aprender más sobre lo peculiar de esta atmósfera. Es genial tener un rompecabezas que resolver».