Con una masa cercana al doble de la de Júpiter y un radio ligeramente superior, WASP-43b constituye uno de los ejemplos más representativos de los denominados Júpiteres ultracalientes. La intensa irradiación que recibe de su estrella produce temperaturas superiores a los 1 400 K en su hemisferio diurno y se considera que el planeta presenta rotación sincrónica como consecuencia del acoplamiento de marea .
Desde su descubrimiento, el planeta ha sido objeto de numerosas investigaciones destinadas a caracterizar la composición y dinámica de su atmósfera. Observaciones efectuadas con los telescopios espaciales Hubble, Spitzer y James Webb han permitido detectar vapor de agua y otros compuestos, así como estudiar la distribución de temperatura entre sus hemisferios diurno y nocturno, convirtiéndolo en uno de los exoplanetas mejor caracterizados hasta la fecha.
Descubrimiento
WASP-43b fue descubierto en 2011 por un equipo internacional de astrónomos como parte del proyecto Wide Angle Search for Planets (WASP), un programa de búsqueda de exoplanetas mediante el método de tránsito que opera desde los observatorios WASP-South, en Sudáfrica, y SuperWASP-North, en las Islas Canarias. El proyecto está diseñado para monitorizar de manera continua el brillo de millones de estrellas con el propósito de detectar disminuciones periódicas de luminosidad provocadas por el paso de un planeta frente a su estrella anfitriona.
En el caso de WASP-43, las observaciones fotométricas revelaron una serie de tránsitos regulares que indicaban la presencia de un objeto de tamaño planetario en una órbita extremadamente cercana. Posteriormente, los investigadores realizaron observaciones espectroscópicas de seguimiento con el espectrógrafo CORALIE, instalado en el telescopio Euler de 1,2 metros del Observatorio La Silla, en Chile. Estas mediciones permitieron detectar variaciones periódicas en la velocidad radial de la estrella, confirmando que las disminuciones de brillo eran producidas por un planeta gigante y no por otro fenómeno astrofísico, como un sistema estelar eclipsante.
Asimismo, el análisis de los datos reveló que WASP-43b completa una órbita en menos de un día terrestre, convirtiéndose en el gigante gaseoso con el período orbital más corto conocido en el momento de su descubrimiento. Esta característica despertó un notable interés entre la comunidad científica, ya que el planeta se encuentra muy próximo a su estrella anfitriona, una enana de tipo espectral K, lo que lo convierte en un laboratorio natural para estudiar la interacción entre una estrella y un planeta sometido a una intensa irradiación estelar.
Tras el anuncio de su descubrimiento, WASP-43b comenzó a formar parte de numerosos programas de observación con telescopios terrestres y espaciales. Gracias a la profundidad de sus tránsitos, su corto período orbital y el elevado contraste térmico entre sus hemisferios, el planeta fue considerado un candidato ideal para investigaciones sobre atmósferas de exoplanetas. En los años siguientes fue observado de forma repetida por diversos instrumentos, proporcionando algunos de los conjuntos de datos más completos obtenidos para un Júpiter ultracaliente.
Características físicas
WASP-43b es un planeta gigante gaseoso clasificado como un Júpiter ultracaliente. Presenta una masa aproximada de 2,03 veces la de Júpiter y un radio cercano a 1,04 radios jovianas, lo que indica que, pese a la intensa irradiación recibida de su estrella anfitriona, no experimenta un grado de inflación tan pronunciado como el observado en otros planetas de su misma categoría. Como consecuencia de esta combinación de masa y tamaño, posee una densidad media superior a la de Júpiter, lo que sugiere una estructura interna relativamente compacta.
Debido a que orbita a una distancia de apenas unas centésimas de unidad astronómica de WASP-43, el planeta recibe un flujo de radiación extremadamente intenso. Esta proximidad provoca que la temperatura de su hemisferio diurno supere ampliamente los 1 400 K, mientras que el hemisferio nocturno permanece considerablemente más frío. La diferencia térmica entre ambas regiones constituye una de las más pronunciadas observadas en un exoplaneta gigante y ha servido para estudiar la eficiencia con la que los vientos atmosféricos redistribuyen el calor recibido de la estrella.
Asimismo, se considera que WASP-43b presenta rotación síncrona como consecuencia del acoplamiento por marea. En este estado, el planeta tarda el mismo tiempo en completar una rotación sobre su eje que en realizar una órbita alrededor de su estrella, por lo que mantiene permanentemente un hemisferio orientado hacia ella y otro sumido en la oscuridad. Este fenómeno favorece la existencia de fuertes gradientes de temperatura y complejos patrones de circulación atmosférica, aspectos que han sido analizados mediante observaciones espectroscópicas y modelos climáticos.
La atmósfera del planeta está compuesta principalmente por hidrógeno y helio, como ocurre en los gigantes gaseosos del Sistema solar. Sin embargo, las observaciones realizadas desde el espacio han permitido identificar la presencia de vapor de agua y obtener indicios de otras especies químicas, además de restringir la abundancia de nubes en determinadas capas atmosféricas. Estos estudios han contribuido a mejorar la comprensión de la química y la estructura de las atmósferas sometidas a condiciones extremas de temperatura.
Por otra parte, las mediciones de alta precisión han permitido determinar con mayor exactitud parámetros como su masa, radio y densidad, confirmando que WASP-43b constituye uno de los gigantes gaseosos más compactos entre los Júpiteres ultracalientes conocidos. Estas propiedades, junto con su corto período orbital y la facilidad con la que puede observarse durante sus tránsitos, lo han convertido en uno de los principales objetos de estudio para comprender la formación, evolución y estructura interna de los planetas gigantes extrasolares.
Sistema planetario
El sistema planetario de WASP-43 está constituido, hasta donde se conoce en la actualidad, por un único planeta confirmado: WASP-43b. La estrella anfitriona, WASP-43, es una enana naranja de tipo espectral K que posee aproximadamente el 70% de la masa del Sol y una luminosidad considerablemente menor. A pesar de ello, la escasa distancia que separa al planeta de su estrella hace que reciba un flujo de radiación muy superior al que experimenta cualquier planeta del Sistema Solar.
WASP-43b describe una órbita prácticamente circular con un período de aproximadamente 0,81 días, equivalente a unas 19,5 horas. Su semieje mayor es de alrededor de 0,015 unidades astronómicas, una distancia inferior a la vigésima parte de la que separa a Mercurio del Sol. Debido a esta extrema proximidad, las fuerzas de marea ejercidas por la estrella desempeñan un papel fundamental en la evolución dinámica del planeta, favoreciendo tanto la circularización de su órbita como el establecimiento de una rotación síncrona.
Asimismo, diversos modelos de evolución orbital indican que la intensa interacción gravitacional entre ambos cuerpos podría influir en la evolución futura del sistema. La cercanía entre el planeta y su estrella favorece la disipación de energía por efectos de marea, un proceso que continúa siendo objeto de investigación debido a sus posibles implicaciones sobre la estabilidad orbital y la evolución de los Júpiteres ultracalientes.
Hasta la fecha, las observaciones fotométricas y espectroscópicas no han confirmado la existencia de otros planetas en el sistema WASP-43. Sin embargo, el interés científico por este sistema continúa siendo elevado, ya que sus propiedades permiten poner a prueba modelos relacionados con la migración planetaria, la interacción gravitacional entre estrellas y planetas gigantes, así como los mecanismos responsables de la formación y evolución de exoplanetas en órbitas extremadamente cercanas a sus estrellas anfitrionas.
Observación
Desde su descubrimiento, WASP-43b ha sido objeto de numerosas campañas de observación tanto desde telescopios terrestres como espaciales. Su gran tamaño, la frecuencia de sus tránsitos y eclipses secundarios, así como su corto período orbital, lo convierten en un objetivo idóneo para estudiar la estructura y composición de la atmósfera de los gigantes gaseosos sometidos a condiciones extremas.
Las primeras observaciones de seguimiento permitieron medir la emisión térmica del planeta durante los eclipses secundarios, cuando este pasa por detrás de su estrella anfitriona. Dichas mediciones proporcionaron las primeras estimaciones fiables de la temperatura de su hemisferio diurno y demostraron que WASP-43b emite una intensa radiación infrarroja, compatible con la de un Júpiter ultracaliente.
Posteriormente, el telescopio espacial Hubble llevó a cabo observaciones espectroscópicas durante diferentes fases orbitales del planeta. Gracias a estos datos fue posible reconstruir la distribución de temperatura entre los hemisferios diurno y nocturno, además de detectar la presencia de vapor de agua en la atmósfera con un elevado grado de confianza. Asimismo, las observaciones revelaron que el transporte de calor entre ambos hemisferios es menos eficiente de lo previsto por algunos modelos teóricos, dando lugar a un importante contraste térmico entre las regiones iluminadas y las que permanecen en oscuridad permanente.
Las observaciones realizadas con el telescopio espacial Spitzer complementaron estos resultados al obtener mediciones en diferentes longitud de onda del infrarrojo. La combinación de los datos de Hubble y Spitzer permitió refinar los modelos atmosféricos del planeta, estimar con mayor precisión su perfil de temperaturas y restringir la abundancia de diversos compuestos químicos presentes en su atmósfera.
Un avance significativo se produjo con las observaciones efectuadas mediante el Telescopio Espacial James Webb. Gracias a la elevada sensibilidad de sus instrumentos, los astrónomos obtuvieron uno de los espectros atmosféricos más completos registrados para un exoplaneta. Estos datos permitieron confirmar la presencia de vapor de agua y detectar otras moléculas, además de medir con gran precisión la distribución térmica de la atmósfera y estudiar la formación de nubes en distintas capas. Los resultados también proporcionaron información sobre la circulación atmosférica global y la eficiencia con la que los fuertes vientos redistribuyen el calor recibido de la estrella anfitriona.
Referencias
12345678910Hellier, Coel; Anderson, D. R.; Collier Cameron, A. (2011). «WASP-43b: the closest-orbiting hot Jupiter». Astronomy & Astrophysics(en inglés). doi:10.1051/0004-6361/201117081.
123456Stevenson, Kevin B. (2014). «Thermal structure of an exoplanet atmosphere from phase-resolved emission spectroscopy». Science(en inglés). doi:10.1126/science.1256758.
123Taylor J. Bell; Nicolas Crouzet; Patricio E. Cubillos (2024). «Nightside clouds and disequilibrium chemistry on the hot Jupiter WASP-43b». Nature Astronomy(en inglés). doi:10.1038/s41550-024-02230-x.
↑Chen, Jingjing; Kipping, David M. (2017). «Probabilistic forecasting of the masses and radii of other worlds». The Astrophysical Journal(en inglés). doi:10.3847/1538-4357/834/1/17.
