Hasta ahora, la evidencia de atmósferas en planetas rocosos fuera del sistema solar era extremadamente escasa. E igual de controvertida.

Los astrónomos habían detectado atmósferas en planetas rocosos, pero fríos, como 55 Cancri e, con atmósferas finas o de origen volcánico, en mundos rocosos alrededor de estrellas muy pequeñas, como algunos candidatos en TRAPPIST-1, aunque la evidencia es aún discutida y en algunos casos se ha descartado, y en planetas templados, donde lo que se ha detectado son trazas o indicios de envolturas gaseosas, no atmósferas. Pero ninguno tan evidente como el caso de de TOI-561 b.

Por primera vez, científicos de la NASA han obtenido la evidencia más sólida hasta la fecha de una atmósfera rodeando un planeta rocoso fuera del sistema solar. Y no se trata de un mundo templado ni de un primo de la Tierra, sino de algo mucho más extremo: TOI-561 b, un planeta que gira tan cerca de su estrella que su superficie entera, podría ser un océano global de magma.

Los resultados, obtenidos con el Telescopio Espacial James Webb (JWST) y publicados en The Astrophysical Journal Letters, abren una ventana inesperada hacia los mundos rocosos más hostiles y antiguos de la galaxia. Y, al mismo tiempo, desafían uno de los dogmas de la exoplanetología moderna: que los planetas pequeños y abrasados por su estrella no pueden conservar una atmósfera.

TOI-561 b orbita su estrella a una distancia tan pequeña (menos de un millón y medio de kilómetros, cuarenta veces más cerca de lo que está Mercurio del Sol) que completa un año en menos de 11 horas. Es una supertierra con un radio 1,4 veces el terrestre, pero extremadamente caliente: su cara diurna está permanentemente expuesta a la estrella, alcanzando temperaturas capaces de fundir cualquier roca. En un mundo así, cabría esperar una superficie desnuda: roca fundida, vientos supersónicos, y nada que pueda retenerse como atmósfera. Pero las observaciones del JWST cuentan otra historia.

Los autores, liderados por Johanna Teske, midieron la temperatura del hemisferio diurno durante los eclipses secundarios (cuando el planeta pasa detrás de la estrella) utilizando el espectrógrafo infrarrojo NIRSpec. Si TOI-561 b estuviera completamente al desnudo, su superficie debería brillar a unos 2.700 °C. Sin embargo, el JWST detectó una temperatura muy inferior: 1.800 °C.La diferencia es crucial y en ella yace la única solución consistente: la presencia de una atmósfera espesa, rica en volátiles, capaz de redistribuir parte del calor y de absorber parte de la radiación infrarroja.

“Realmente necesitamos una atmósfera espesa y rica en volátiles para explicar todas las observaciones – afirma Anjali Piette, coautora del estudio -. Gases como el vapor de agua absorberían algunas longitudes de onda de la luz infrarroja antes de que escapen al espacio. El planeta parecería más frío porque el telescopio detecta menos luz”.

Incluso mencionan otra posibilidad adicional: nubes de silicatos, formadas literalmente por minerales vaporizados que se condensan a grandes alturas y reflejan la luz estelar. El hallazgo también ayuda a explicar otro misterio que persigue a TOI-561 b desde su descubrimiento: su densidad anómalamente baja. El planeta es menos denso de lo que cabría esperar para una supertierra formada por hierro y roca.

“Lo que realmente distingue a este planeta es su densidad anómalamente baja. Es menos denso de lo que esperaríamos si tuviera una composición parecida a la de la Tierra – añade Teske -. Además, TOI-561 b orbita una estrella dos veces más vieja que el Sol, pobre en hierro y situada en el llamado disco grueso de la Vía Láctea. Esto significa que se formó en un entorno químico totalmente distinto al de los sistemas planetarios más jóvenes”.

La composición del planeta y de su atmósfera, podría ser representativa de mundos formados cuando el universo era mucho más joven, lo que lo convierte en un objeto excepcional para estudiar cómo eran los primeros planetas rocosos. Finalmente, el hallazgo plantea una pregunta clave: ¿Cómo puede un planeta tan pequeño, tan caliente y tan antiguo conservar una atmósfera?

“Creemos que existe un equilibrio entre el océano de magma y la atmósfera – afirma Tim Lichtenberg, coautor del estudio -. Mientras los gases salen del planeta para alimentar la atmósfera, el magma los absorbe de nuevo hacia el interior. Este planeta debe ser mucho, mucho más rico en volátiles que la Tierra para explicar las observaciones. Es realmente como una bola de lava húmeda.”

Bien, se ha descubierto un planeta con una atmósfera, pero su temperatura es de 1800 °C, ¿por qué es importante? Los autores observaron el sistema durante 37 horas continuas, el equivalente a casi cuatro órbitas completas del planeta. Esto les permitió comprender que TOI-561 b desafía la idea de que los mundos rocosos muy cercanos a sus estrellas no pueden retener atmósferas y, al mismo tiempo, señala que la frontera entre “planeta rocoso con lava” y “planeta rocoso con atmósfera” es más compleja de lo que pensábamos.