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El James Webb detecta un exoplaneta gigante envuelto en un velo de nubes

Exoplanetas

Un nuevo estudio publicado en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society revela un caso intrigante en la atmósfera del exoplaneta KELT-7b, un “Júpiter caliente” observado por el telescopio espacial James Webb (JWST). Los resultados muestran que este planeta gigante apenas presenta señales espectrales claras. Esto sugiere dos escenarios posibles: una densa capa de nubes a gran altura o una atmósfera sorprendentemente pobre en metales.

Representación artística de exoplaneta KELT-7b
Representación artística de exoplaneta KELT-7b

El trabajo forma parte del programa BOWIE-ALIGN, dirigido por Eva-Maria Ahrer (Instituto Max Planck de Astronomía) y James Kirk (Imperial College London). Este proyecto estudia cómo la historia de formación de los planetas gigantes —en particular si migraron dentro de su disco protoplanetario o después de su dispersión—. Esto puede reflejarse en la composición química de sus atmósferas.

KELT-7b orbita una estrella de tipo F, más caliente que el Sol, a tan solo 2,7 días terrestres de distancia. Con una temperatura de equilibrio de unos 2.050 K, se encuentra en el límite entre los “Júpiter calientes” y los “ultracalientes”. El equipo utilizó el instrumento NIRSpec/G395H del JWST para analizar la luz estelar filtrada por su atmósfera durante un tránsito. Esto cubre el rango de 2,8 a 5,2 micras.

Curva de luz blanca del tránsito de KELT-7 b de NRS2 (superior) y NRS1 (segunda desde arriba) comparada con uno de los anchos ajustados (σx, línea oscura) a los datos de guiado del JWST usando el paquete de Python SPELUNKER (Deal & Espinoza 2024), agrupados según las marcas de tiempo de nuestra curva de luz. Observamos un evento de inclinación definido en ambas. Sin embargo, la marca de tiempo del evento está desfasada aproximadamente 5 minutos entre los datos de guiado y nuestra curva de luz. Atribuimos esto a diferencias de calibración entre el FGS y los datos científicos.
Curva de luz blanca del tránsito de KELT-7 b de NRS2 (superior) y NRS1 (segunda desde arriba) comparada con uno de los anchos ajustados (σx, línea oscura) a los datos de guiado del JWST usando el paquete de Python SPELUNKER (Deal & Espinoza 2024), agrupados según las marcas de tiempo de nuestra curva de luz. Observamos un evento de inclinación definido en ambas. Sin embargo, la marca de tiempo del evento está desfasada aproximadamente 5 minutos entre los datos de guiado y nuestra curva de luz. Atribuimos esto a diferencias de calibración entre el FGS y los datos científicos.

El exoplaneta KELT-7b podría ocultar su atmósfera tras un mar de nubes

Pese a la altísima precisión del telescopio, las huellas químicas del vapor de agua (H₂O) y del dióxido de carbono (CO₂) resultaron ser extremadamente débiles. Las simulaciones y modelos químicos plantean dos explicaciones igualmente posibles:

  1. Una cubierta de nubes o brumas muy elevadas, capaces de ocultar las firmas moleculares.
  2. Una atmósfera con baja metalicidad, es decir, escasa en elementos más pesados que el hidrógeno y el helio.

Los modelos atmosféricos estiman que la relación carbono-oxígeno (C/O) se encuentra entre 0,4 y 0,7, y la metalicidad varía entre valores solares y hasta 15 veces superiores al Sol, aunque con gran incertidumbre. Si la atmósfera fuera efectivamente enriquecida en metales, indicaría que el planeta incorporó material sólido durante su formación. Esto proporciona pistas sobre los procesos de acreción en los discos protoplanetarios.

Espectro de transmisión NIRSpec/G395H de KELT-7 b usando EU-REKA! R = 400 (puntos de datos) comparado con el modelo de equilibrio (línea discontinua naranja) y el modelo de química libre (línea continua magenta) de mejor ajuste usando PRT. Se muestran las contribuciones moleculares (de color más oscuro a más claro: H₂O, CO₂ y CO) al espectro recuperado del modelo de equilibrio químico de mejor ajuste, así como la capa de nubes gris (recuadro sombreado gris).
Espectro de transmisión NIRSpec/G395H de KELT-7 b usando EU-REKA! R = 400 (puntos de datos) comparado con el modelo de equilibrio (línea discontinua naranja) y el modelo de química libre (línea continua magenta) de mejor ajuste usando PRT. Se muestran las contribuciones moleculares (de color más oscuro a más claro: H₂O, CO₂ y CO) al espectro recuperado del modelo de equilibrio químico de mejor ajuste, así como la capa de nubes gris (recuadro sombreado gris).

Este resultado plantea también un reto para las observaciones: incluso con el JWST, un solo tránsito no basta para caracterizar atmósferas con señales tan débiles. Los autores subrayan que la combinación de datos en un rango espectral más amplio —óptico y ultravioleta— será esencial. Esto ayudará a determinar la naturaleza de las nubes y la composición de estos mundos.

KELT-7b se suma así a una lista creciente de exoplanetas en los que las nubes o la química extrema complican el estudio de sus atmósferas. Cada uno de ellos, sin embargo, aporta una pieza más al rompecabezas de cómo se forman y evolucionan los gigantes gaseosos alrededor de otras estrellas.

Referencia:
Ahrer, E.-M. et al. (2025). BOWIE-ALIGN: Weak spectral features in KELT-7b’s JWST NIRSpec/G395H transmission spectrum imply a high cloud deck or a low-metallicity atmosphere. MNRAS, 543, 2442–2462. https://doi.org/10.1093/mnras/staf1535

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