El James Webb descubre una espectacular fuga atmosférica en el exoplaneta WASP-121b
El telescopio espacial James Webb ha observado por primera vez, de forma continua, cómo un exoplaneta pierde su atmósfera mientras orbita a su estrella. WASP-121b se deshace en dos colas gigantes de helio que desvelan hasta qué punto estos mundos extremos están a merced de su entorno estelar.
Por Enrique Coperías
Recreación artística del exoplaneta WASP-121b, donde se aprecian las dos enormes colas de helio que escapan de su atmósfera y se extienden a lo largo de casi el 60% de su órbita alrededor de su estrella. Cortesía: B. Gougeon / UdeM
El telescopio espacial James Webb acaba de ofrecer una de las imágenes más detalladas, aunque invisibles a simple vista, de un fenómeno que redefine cómo entendemos la fragilidad de los mundos que orbitan demasiado cerca de sus estrellas.
Un equipo internacional de astrónomos ha logrado seguir, con una precisión inédita, cómo el exoplaneta WASP-121b, un Júpiter ultracaliente, pierde parte de su atmósfera en forma de dos enormes colas de helio que envuelven más de la mitad de su órbita.
La observación, presentada ahora en la revista Nature Communications, supone la cartografía más completa hasta la fecha de un proceso de escape atmosférico en un exoplaneta, uno de los motores que determinan la evolución de los planetas cercanos a sus estrellas. Y lo más sorprendente es que esta poderosa fuga no aparece solo durante el tránsito —cuando el planeta pasa por delante de su estrella—, sino que se mantiene durante diecisiete horas, casi un 60% del recorrido orbital del mundo alienígena.
Qué es WASP-121b y por qué es un planeta extremo
WASP-121b, un planeta gigante y extremadamente caliente descubierto en 2016, orbita una estrella también muy caliente de tipo F6 a solo 1,27 días de distancia orbital. Ese baile vertiginoso, tan cercano que el planeta está al borde de la disrupción por mareas, convierte su atmósfera en un laboratorio extremo. Con un radio casi dos veces el de Júpiter y una temperatura de equilibrio que ronda los 2.350 grados, su envoltura gaseosa hierve literalmente bajo la radiación estelar.
Hasta ahora, los astrónomos habían podido detectar indicios de helio escapando durante el tránsito, un método que se ha convertido en una herramienta clave: el helio metastable en el infrarrojo cercano, alrededor de la longitud de onda de 1083 nanómetros, es uno de los mejores rastreadores de atmósferas que se evaporan. Pero nunca se había seguido este proceso a lo largo de toda la órbita. Eso es exactamente lo que ha permitido el James Webb.
🗣️ «Nos sorprendió enormemente ver cuánto tiempo duraba la fuga de helio. Este descubrimiento revela la complejidad de los procesos físicos que esculpen las atmósferas de los exoplanetas y su interacción con su entorno estelar. Apenas estamos empezando a descubrir la verdadera complejidad de estos mundos», explica Romain Allart, investigador en la Universidad de Montreal, en Canadá, y autor principal del estudio.
Cómo se observó la fuga atmosférica
Para captar esta fuga atmosférica, Allart y su equipo utilizó el instrumento NIRISS del James Webb en su modo de espectroscopía sin rendija (SOSS), que permite medir simultáneamente miles de longitudes de onda con una estabilidad muy superior a la de los telescopios terrestres. Durante 36,9 horas de observación, entre el 26 y el 28 de octubre de 2023, el James Webb registró dos eclipses secundarios y un tránsito completo, o sea, el intervalo en el que un planeta pasa totalmente por delante de su estrella, desde que empieza a entrar hasta que termina de salir, bloqueando parte de su luz durante todo ese recorrido.
De esta manera se pudo componer un retrato ininterrumpido del exoplaneta y de cualquier material que lo acompañase en su órbita.
La clave del hallazgo está en cómo se procesó esa avalancha de datos: los científicos analizaron píxel a píxel la evolución del flujo de luz en torno a la línea del helio, y lo compararon con decenas de píxeles adyacentes que servían de referencia. Este análisis extremadamente cuidadoso permitió identificar variaciones diminutas —medidas en partes por millón— asociadas a la absorción de helio en la atmósfera del planeta y en su estela.
El resultado fue inequívoco: no solo había helio durante el tránsito, sino también horas antes y horas después, con amplitudes muy superiores al ruido y con un patrón que se repetía en distintos píxeles espectrales.
Vista superior (a) y en línea de visión (b) del sistema WASP-121b. La línea roja continua marca la órbita del planeta, el círculo negro representa el lóbulo de Roche y el disco marrón corresponde al propio planeta. Las tres fases resaltadas indican los regímenes de cola adelantada, tránsito y cola posterior. Cortesía: Allart, R., Coulombe, LP., Carteret, Y. et al.
Tres actos en la fuga planetaria
El James Webb permitió conocer que el escape atmosférico de WASP-121b funciona casi como una coreografía en tres actos:
1️⃣ El régimen de avance (leading): entre 5,8 y 2,7 horas antes del tránsito, los investigadores detectaron una absorción creciente, que alcanza un máximo de unos 934 ppm. Aquí el helio aparece desplazado hacia el rojo, lo que indica que el gas se mueve hacia la estrella, como si formara una corriente que cae sobre ella. Esta fase sugiere que parte del material que abandona el planeta es arrastrado por las mismas fuerzas de marea que lo deforman.
2️⃣ El tránsito: durante el paso del planeta frente a la estrella, la señal del helio se dispara hasta 2.778 ppm, la detección más intensa del estudio. Aquí se observa la contribución tanto de la termosfera del planeta, hinchada hasta superar su lóbulo de Roche —el límite donde la gravedad planetaria ya no puede retener el gas—, como de las dos colas que conectan con ese depósito central.
3️⃣ El régimen de retroceso (trailing): tras el tránsito, durante unas 9,3 horas, aparece una absorción persistente y más suave, alrededor de 700 ppm, pero mucho más prolongada en el tiempo. Esta cola muestra un desplazamiento hacia el azul, lo que indica que el material se mueve opuesto a la estrella, siguiendo la órbita del planeta y siendo empujado por la radiación y posiblemente por el viento estelar.
El conjunto forma dos colas que se extienden hasta 107 radios planetarios, unos 14,96 millones de kilómetros, una escala colosal en comparación con el tamaño del propio planeta.
Un sistema planetario sometido a fuerzas extremas
Las observaciones muestran que este flujo de helio es sorprendentemente denso y colisiona consigo mismo incluso muy lejos del planeta, lo que apunta a un régimen hidrodinámico, similar a un viento supersónico en expansión continua. Los modelos utilizados hasta ahora para explicar la evaporación atmosférica —especialmente los que tratan el gas como un conjunto de partículas independientes— no pueden reproducir una estructura tan extensa y persistente.
Los autores plantean que la explicación más plausible es una combinación de:
✅ Desbordamiento del lóbulo de Roche, que permitiría que el gas literalmente rebose del planeta.
✅ Interacciones de marea extremas, dada la cercanía de WASP-121b a su estrella.
✅ Presión del viento estelar, que moldearía el material expulsado en una cola larga y azulada.
Lo llamativo es que la cola adelantada, la que precede al planeta en su órbita, parece tener un desplazamiento de hasta 90 km/s hacia la estrella, un movimiento que ni siquiera los modelos hidrodinámicos actuales reproducen bien. La conclusión es clara: la atmósfera de WASP-121b está siendo arrancada y moldeada por su estrella de formas más complejas de lo que se pensaba.
🗣️ «Este descubrimiento indica que la estructura de estos flujos es el resultado tanto de la gravedad como de los vientos estelares, lo que hace imprescindible una nueva generación de simulaciones tridimensionales para analizar su física», explica Yann Carteret, doctorando en el Departamento de Astronomía de la Universidad de Ginebra, en Suiza, y coautor del estudio.
Un planeta que se desintegra lentamente… y que nos explica cómo mueren otros
La evaporación atmosférica no es un fenómeno anecdótico. A lo largo de miles de millones de años, este tipo de procesos pueden cambiar por completo la apariencia y composición de un planeta. En el caso de los Neptunos calientes, se cree que pueden incluso dejar atrás solo su núcleo rocoso.
WASP-121b es demasiado masivo para desaparecer por completo, pero su atmósfera superior sí está siendo remodelada de manera constante. Esta fuga de helio podría arrastrar también elementos más pesados, como metales y partículas ionizadas, alterandoasí su química global.
El caso del planeta lo sitúa en una lista creciente de exoplanetas con colas atmosféricas inmensas, como es el caso de GJ 436b, HAT-P-32b y WASP-69b, pero ninguno con un seguimiento tan completo ni una estructura tan extensa como la observada aquí.
Qué aporta el James Webb al estudio de atmósferas planetarias
Este trabajo no solo desvela un caso espectacular de escape atmosférico: demuestra que el James Webb puede mapear con precisión la dinámica de un gas que se extiende decenas de millones de kilómetros alrededor de un planeta. Esto abre la puerta a comprender mejor cómo interactúan los exoplanetas con sus estrellas, cómo pierden masa y cómo evolucionan sus atmósferas.
En este sentido, los autores del trabajo son claros: es necesario revisar muchas de las detecciones previas de helio, obtenidas desde tierra, para comprobar si también ocultaban colas atmosféricas que pasaron desapercibidas por falta de cobertura temporal.
Con futuros estudios del James Webb y de telescopios de gran diámetro como el Telescopio Extremadamente Grande (ELT), en Chile, los astrónomos esperan reconstruir con más detalle esta forma de erosión planetaria que, aunque poética, también es implacable: el abrazo gravitatorio de una estrella puede convertir a un mundo entero en un cometa perpetuo.▪️
Información facilitada por la Universidad de Ginebra
Fuente: Allart, R., Coulombe, L. P., Carteret, Y. et al. A complex structure of escaping helium spanning more than half the orbit of the ultra-hot Jupiter WASP-121 b. Nature Communications (2025). DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-025-66628-5
