“La atmósfera de este planeta se comporta de maneras que desafían nuestra comprensión de cómo funciona el clima, no sólo en la Tierra, sino en todos los planetas. Se siente como algo sacado de la ciencia ficción”, dijo Julia Victoria Seidel, investigadora en el Observatorio Europeo Austral (ESO) en Chile y autora principal del estudio, publicado hoy en Nature.
El planeta WASP-121b (también conocido como Tylos) se encuentra a unos 900 años luz de distancia, en la constelación de Puppis. Es un Júpiter ultracaliente, un gigante gaseoso que orbita tan cerca de su estrella anfitriona que un año allí dura apenas unas 30 horas terrestres. Además, un lado del planeta es abrasador, ya que siempre está de cara a la estrella, mientras que el otro lado es mucho más frío.
Estructura y movimiento de la atmósfera del exoplaneta Tylos #
Ahora el equipo ha investigado en lo profundo de la atmósfera de Tylos y ha revelado vientos distintos en capas separadas, formando un mapa de la estructura 3D de la atmósfera. Es la primera vez que los astrónomos han podido estudiar la atmósfera de un planeta fuera de nuestro Sistema Solar con tal profundidad y detalle.
Primeras observaciones en 3D de la atmósfera de un exoplaneta #
Un equipo de astrónomos ha revelado por primera vez la estructura 3D de la atmósfera de un exoplaneta. Tylos (o WASP-121b) es un exoplaneta gigante gaseoso ubicado a unos 900 años luz de distancia. La investigación pudo diferenciar tres capas diferentes en su atmósfera, donde los vientos transportan elementos como el hidrógeno, el sodio y el hierro a velocidades extremas, creando patrones climáticos nunca vistos con anterioridad. Esto fue posible gracias a la combinación de las cuatro unidades de telescopio del Very Large Telescope de ESO, en Chile. Crédito: ESO. Música: Stellardrone – I Don‘t Belong Here. Guión: A. Izquierdo Lopez, S. Bromilow. Vídeos y fotografías: ESO, L. Calçada, M. Kornmesser, D. Gasparri, C. Malin Edición: A. Tsaousis.
“Lo que hemos descubierto es sorprendente: una corriente en chorro hace girar el material alrededor del ecuador del planeta, mientras que un flujo independiente en los niveles inferiores de la atmósfera desplaza el gas del lado caliente al lado más frío. Este tipo de clima nunca se ha visto antes en ningún planeta”, afirmó Seidel, que también es investigadora del Laboratorio Lagrange, parte del Observatorio de la Costa Azul, en Francia. La corriente en chorro observada abarca la mitad del planeta, ganando velocidad y agitando violentamente la atmósfera en lo alto del cielo a medida que cruza el lado caliente de Tylos. “Incluso los huracanes más fuertes del Sistema Solar parecen tranquilos en comparación”, añadió Seidel.
Para descubrir la estructura 3D de la atmósfera del exoplaneta, el equipo utilizó el instrumento ESPRESSO, instalado en el VLT de ESO, para combinar la luz de sus cuatro grandes unidades de telescopio en una única señal. Este modo combinado del VLT recoge cuatro veces más luz que una unidad de telescopio individual, lo que revela detalles más tenues. Al observar el planeta durante un tránsito completo frente a su estrella anfitriona, ESPRESSO pudo detectar señales de múltiples elementos químicos, sondeando así diferentes capas de la atmósfera.
“El VLT nos permitió sondear tres capas diferentes de la atmósfera del exoplaneta de una sola vez”, afirmó el coautor del estudio Leonardo A. dos Santos, astrónomo asistente del Instituto Científico del Telescopio Espacial en Baltimore, Estados Unidos. El equipo rastreó los movimientos del hierro, el sodio y el hidrógeno, lo que les permitió rastrear los vientos en las capas profundas, medias y superficiales de la atmósfera del planeta, respectivamente. “Es el tipo de observación que resulta muy difícil de realizar con telescopios espaciales, lo que resalta la importancia de las observaciones terrestres de exoplanetas”, añadió.
Las diferentes capas de la atmósfera en el exoplaneta WASP-121b #
La animación muestra las diferentes capas de la atmósfera del exoplaneta gigante gaseoso Tylos (WASP-121b), gracias a los datos obtenidos con el instrumento ESPRESSO, instalado en el Very Large Telescope de ESO. La atmósfera de Tylos está dividida en tres capas, con vientos de hierro en la parte inferior, seguidos de una corriente en chorro muy rápida de sodio y, finalmente, una capa superior de vientos de hidrógeno. Crédito: ESO/M. Kornmesser
Curiosamente, las observaciones también revelaron la presencia de titanio justo debajo de la corriente en chorro, como se destaca en un estudio complementario publicado en Astronomy and Astrophysics. Esta fue otra sorpresa, ya que las observaciones anteriores del planeta habían demostrado que este elemento estaba ausente, posiblemente porque está oculto en las profundidades de la atmósfera.
“Es realmente alucinante que seamos capaces de estudiar detalles como la composición química y los patrones climáticos de un planeta a una distancia tan grande”, dijo Bibiana Prinoth, estudiante de doctorado en la Universidad de Lund (Suecia) y ESO, quien dirigió el estudio complementario y es coautora del artículo de Nature.
Sin embargo, para descubrir la atmósfera de planetas más pequeños, similares a la Tierra, se necesitarán telescopios más grandes. Entre ellos se encuentran el Extremely Large Telescope (ELT) de ESO, que actualmente se encuentra en construcción en el desierto de Atacama, en Chile, y su instrumento ANDES. “El ELT será un punto de inflexión para el estudio de las atmósferas de exoplanetas”, afirmó Prinoth. “Esta experiencia me hace sentir que estamos a punto de descubrir cosas increíbles con las que ahora solo podemos soñar”.
El paper “Vertical structure of an exoplanet’s atmospheric jet stream” fue publicado en Nature (doi:10.1038/s41586-025-08664-1).
El equipo está compuesto por Julia V. Seidel (European Southern Observatory, Santiago, Chile [ESO Chile]; Laboratoire Lagrange, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Université Côte d’Azur, Nice, France [Lagrange]), Bibiana Prinoth (ESO Chile and Lund Observatory, Division of Astrophysics, Department of Physics, Lund University, Lund, Sweden [ULund]), Lorenzo Pino (INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Florence, Italy), Leonardo A. dos Santos (Space Telescope Science Institute, Baltimore, USA, Johns Hopkins University, Baltimore, USA), Hritam Chakraborty (Observatoire de Genève, Département d’Astronomie, Université de Genève, Versoix, Switzerland [UNIGE]), Vivien Parmentier (Lagrange), Elyar Sedaghati (ESO Chile), Joost P. Wardenier (Département de Physique, Trottier Institute for Research on Exoplanets [IREx], Université de Montréal, Canada), Casper Farret Jentink (UNIGE), Maria Rosa Zapatero Osorio (Centro de Astrobiología, CSIC-INTA, Madrid, Spain), Romain Allart (IREx), David Ehrenreich (UNIGE), Monika Lendl (UNIGE), Giulia Roccetti (European Southern Observatory, Garching bei München, Germany; Meteorologisches Institut, Ludwig-Maximilians-Universität München, Munich, Germany), Yuri Damasceno (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Universidade do Porto, Porto, Portugal [IA-CAUP], Departamento de Fisica e Astronomia, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto, Porto, Portugal [FCUP]; ESO Chile), Vincent Bourrier (UNIGE), Jorge Lillo-Box (Centro de Astrobiología (CAB); CSIC-INTA, Madrid, Spain), H. Jens Hoeijmakers (ULund), Enric Pallé (Instituto de Astrofísica de Canarias, La Laguna, Tenerife, Spain [IAC]; Departamento de Astrofísica, Universidad de La Laguna, La Laguna, Tenerife, Spain [IAC-ULL]), Nuno Santos (IA-CAUP and FCUP), Alejandro Suàrez Mascareño (IAC and IAC-ULL), Sergio G. Sousa (IA-CAUP), Hugo M. Tabernero (Departamento de Física de la Tierra y Astrofísica & IPARCOS-UCM (Instituto de Física de Partículas y del Cosmos de la UCM), Universidad Complutense de Madrid, Spain), y Francesco A. Pepe (UNIGE).
La investigación complementaria, que descubrió la presencia de titanio, se publicó en la revista Astronomy & Astrophysics en un artículo titulado “Titanium chemistry of WASP-121 b with ESPRESSO in 4-UT mode” (doi: 10.1051/0004-6361/202452405)
El equipo detrás del paper mencionado está integrado por Bibiana Prinoth (European Southern Observatory, Santiago, Chile [ESO Chile] and Lund Observatory, Division of Astrophysics, Department of Physics, Lund University, Lund, Sweden [ULund]), Julia V. Seidel (ESO Chile; Laboratoire Lagrange, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Université Côte d’Azur, Nice, France [Lagrange]), H. Jens Hoeijmakers (ULund), Brett M. Morris (Space Telescope Science Institute, Baltimore, USA), Martina Baratella (ESO Chile), Nicholas W. Borsato (ULund, School of Mathematical and physical Sciences, Macquarie University, Sydney, Australia), Yuri Damasceno (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Universidade do Porto, Porto, Portugal [IA-CAUP], Departamento de Fisica e Astronomia, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto, Porto, Portugal [FCUP]; ESO Chile), Vivien Parmentier (Lagrange), Daniel Kitzmann (University of Bern, Physics Institute, Division of Space Research & Planetary Sciences, Bern, Switzerland), Elyar Sedaghati (ESO Chile), Lorenzo Pino (INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Florence, Italy), Francesco Borsa (INAF-Osservatorio Astronomico di Brera, Merate, Italy), Romain Allart (Département de Physique, Trottier Institute for Research on Exoplanets [IREx], Université de Montréal, Canada), Nuno Santos (IA-CAUP and FCUP), Michal Steiner (Observatoire de l’Université de Genève, Versoix, Switzerland), Alejandro Suàrez Mascareño (Instituto de Astrofísica de Canarias, La Laguna, Tenerife, Spain; Departamento de Astrofísica, Universidad de La Laguna, La Laguna, Tenerife, Spain), Hugo M. Tabernero (Departamento de Física de la Tierra y Astrofísica & IPARCOS-UCM (Instituto de Física de Partículas y del Cosmos de la UCM), Universidad Complutense de Madrid, Spain) and Maria Rosa Zapatero Osorio (Centro de Astrobiologia, CSIC-INTA, Madrid, Spain).