El James Webb encuentra amoníaco en HATS-6 b, un planeta gigante que desafía las teorías de formación
El telescopio espacial James Webb ha encontrado una rara señal de amoníaco en la atmósfera de HATS-6 b, un exoplaneta gigante que parece demasiado frío y demasiado grande para la pequeña estrella que lo alberga. Su química y su estructura podrían obligar a revisar algunas ideas sobre cómo nacen y evolucionan los planetas colosales.
Por Enrique Coperías, periodista científico
Recreación artística de HATS-6 b, un gigante gaseoso que orbita una pequeña estrella enana roja y cuya atmósfera ha revelado agua, metano y una rara señal de amoníaco gracias al James Webb. Crédito: IA-DALL-E / RexMolón Producciones
A unos 500 años luz de la Tierra existe un planeta que, de acuerdo con las teorías más aceptadas sobre la formación planetaria, lo tiene casi todo para resultar incómodo. HATS-6 b posee aproximadamente el tamaño de Júpiter, aunque solo acumula alrededor de un tercio de su masa, y completa una vuelta alrededor de su estrella cada 3,3 días.
Lo verdaderamente extraño de este exoplaneta es precisamente su anfitriona: una enana roja de tipo M, considerablemente más pequeña y fría que el Sol, así como menos liminosa que este. Ahora, el telescopio espacial James Webb ha añadido nuevas piezas al rompecabezas. En su atmósfera aparecen agua, metano, dióxido de carbono y, sobre todo, amoníaco, una molécula que rara vez se ha identificado con claridad en la atmósfera de un exoplaneta.
El hallazgo, dirigido por Giannina Guzmán Caloca, de la Universidad de Maryland (Estados Unidos), y publicado en The Astronomical Journal, convierte a HATS-6 b en uno de los laboratorios más interesantes para averiguar cómo se construyen los gigantes gaseosos alrededor de estrellas pequeñas. Estas enanas rojas son, de hecho, las estrellas más abundantes de la Vía Láctea.
Un planeta que, en principio, no debería ser tan grande
El problema es que los modelos clásicos de acreción del núcleo predicen que este tipo de enanas rojas deberían tener serias dificultades para fabricar mundos como Júpiter.
Sus discos protoplanetarios —estructuras de gas y polvo que rodea a una estrella joven y que acaban originando los planetas, asteroides y otros cuerpos de un sistema planetario— suelen contener menos material y la formación del núcleo rocoso de unas diez masas terrestres necesario para desencadenar la rápida captura de gas puede tardar demasiado.
🗣️ «Estas estrellas más pequeñas no tienen suficiente material ni tiempo para crear planetas tan grandes como Júpiter o Saturno», explica Guzmán Caloca en la nota de prensa de la Universidad de Maryland.
Y de ahí, la paradoja: HATS-6 b existe.
Se conocen apenas unas cuatro decenas de gigantes de este tipo alrededor de enanas M, según la Universidad de Maryland, y siete de ellos forman parte del programa GEMS —Giant Exoplanets around M-dwarf Stars—, una campaña del James Webb diseñada precisamente para saber si estos mundos se construyeron como los gigantes que rodean estrellas similares al Sol o siguieron otra receta.
«Cada uno de estos planetas es un desafío para la teoría de formación», resume la investigadora.
El James Webb analiza la atmósfera de HATS-6 b
Guzman Caloca y sus colegas echaron mano del telescopio espacial James Webb (JWST) para observar dos tránsitos de HATS-6 b frente a su estrella. Las observaciones fueron realizadas con el NIRSpec, el espectrógrafo de infrarrojo cercano del observatorio espacial, y cubrieron longitudes de onda comprendidas entre las 0,6 micras y las 5,3 micras.
La herramienta fundamental fue la espectroscopia de transmisión.
Cuando un planeta pasa por delante de su estrella, una pequeña fracción de la luz estelar atraviesa su atmósfera antes de llegar hasta nosotros. Los átomos y moléculas presentes absorben determinadas longitudes de onda. Al separar esa luz en un espectro, los astrónomos pueden identificar las huellas químicas dejadas por diferentes sustancias.
Es, salvando las distancias, como obtener un código de barras molecular de una atmósfera situada a cientos de años luz de la Tierra.
Los datos revelaron cuatro componentes: agua (H₂O), metano (CH₄), amoníaco (NH₃) y dióxido de carbono (CO₂).
El agua y el metano presentan señales particularmente claras. Pero la molécula que más ha llamado la atención de los investigadores es el amoníaco.
Luis Welbanks, astrofísico especializado en atmósferas de exoplanetas, participó en la primera detección de amoníaco mediante espectroscopia de transmisión, realizada en el planeta WASP-107 b. Cortesía: Gates Cambridge
¿Por qué es tan importante encontrar amoníaco?
Detectar amoníaco en un exoplaneta no implica encontrar vida. En planetas gigantes gaseosos, el NH₃ puede producirse de forma completamente natural mediante procesos químicos atmosféricos.
Su importancia es otra: por un lado, es una molécula extremadamente difícil de detectar en atmósferas exoplanetarias y, por otro, contiene información sobre el nitrógeno del planeta.
Los autores señalan que HATS-6 b proporciona una de las pocas detecciones conocidas de NH₃ fuera del Sistema Solar, y sería solo la segunda obtenida mediante espectroscopia de transmisión.
En 2024, un equipo dirigido por Luis Welbanks detectó amoníaco, junto con agua, metano, monóxido y dióxido de carbono y dióxido de azufre, en WASP-107 b, otro planeta gaseoso relativamente frío. Aquel estudio, publicado en Nature, utilizó conjuntamente datos del Hubble y del Webb y mostró que conocer varias moléculas a la vez permite extraer información sobre procesos que ocurren mucho más abajo, como la mezcla vertical de la atmósfera, la temperatura interna o incluso la masa del núcleo.
El amoníaco puede convertirse además en una nueva herramienta para reconstruir la formación planetaria. Si los astrónomos logran medir con precisión la abundancia de nitrógeno, pueden calcular relaciones químicas como nitrógeno/oxígeno (N/O) y compararlas con la relación carbono/oxígeno (C/O).
Esas proporciones pueden conservar información sobre dónde se formó originalmente un planeta dentro de su disco protoplanetario, antes de que migrara hasta su órbita actual.
🗣️ «Carbono, hidrógeno y oxígeno ya se habían encontrado anteriormente en atmósferas de planetas gigantes fuera del Sistema Solar, pero el amoníaco casi nunca se detecta —señala Guzmán Caloca. Y continúa—: Es una molécula completamente nueva sobre la que pensar».
Un planeta más frío favorece una química diferente
La presencia de metano y amoníaco encaja además con una diferencia fundamental entre HATS-6 b y los llamados Jupíteres calientes.
Los primeros gigantes gaseosos que pudieron estudiarse en detalle orbitaban extremadamente cerca de estrellas parecidas al Sol y alcanzaban temperaturas de miles de grados. HATS-6 b es considerablemente más frío.
Por debajo de unos 525 ºC, la química atmosférica cambia. El metano puede hacerse más importante como molécula portadora de carbono, mientras que sustancias nitrogenadas como el amoníaco deberían ser más abundantes.
Esto sugiere que los gigantes alrededor de enanas rojas podrían formar una población atmosférica químicamente distinta de los Júpiter calientes más conocidos.
Giannina Guzmán Caloca, astrónoma de la Universidad de Maryland y autora principal del estudio sobre HATS-6 b, lideró el análisis de su atmósfera con el telescopio espacial James Webb. Cortesía: University of Maryland
La segunda sorpresa: HATS-6 b parece demasiado frío
La composición de la atmósfera no es el único resultado desconcertante.
A partir de su órbita y de la radiación que recibe de su estrella, la temperatura de equilibrio de HATS-6 b debería situarse aproximadamente entre los 440 ºC y los 470 °C.
La temperatura de equilibrio no equivale a medir de forma directa la temperatura con un termómetro. Se calcula a partir de la cantidad de energía que recibe el planeta y de determinadas hipótesis sobre cuánto calor absorbe, refleja y redistribuye.
Sin embargo, los análisis atmosféricos realizados con los datos del James Webb convergen hacia una temperatura de aproximadamente 240 °C.
Son casi 273 ºC menos de lo esperado.
La diferencia apareció utilizando distintas reducciones de los datos y diferentes modelos atmosféricos, lo que dificulta explicarla como un simple artefacto del análisis.
Nubes capaces de convertir a HATS-6 b en un gran reflector
Una posible respuesta está en el albedo, es decir, la fracción de la radiación recibida que un planeta refleja de nuevo al espacio.
Si HATS-6 b refleja mucha luz, absorbería menos energía y su atmósfera podría ser considerablemente más fría.
El albedo de Bond mide qué parte de toda la energía que llega de la estrella es reflejada de nuevo al espacio, en una escala de 0 a 1. En el caso de HATS-6 b, los modelos sugieren un valor cercano a 0,71, lo que significaría que el planeta podría devolver al espacio alrededor del 71 % de la energía estelar que recibe y absorber solo el 29 % restante. Es una capacidad reflectante muy elevada, comparable a la de Venus y superior a la de Júpiter, y podría explicarse por una extensa cubierta de nubes y brumas. Ese valor no es una medición directa: se deduce de la temperatura inesperadamente baja obtenida para el planeta suponiendo que el calor absorbido se reparte de forma eficiente por su atmósfera.
La explicación más plausible es la presencia de nubes y brumas atmosféricas muy reflectantes.
La hipótesis coincide con estudios teóricos anteriores. Modelos tridimensionales de circulación atmosférica de HATS-6 b ya habían predicho la formación de extensas capas de nubes minerales capaces de modificar profundamente la temperatura del planeta.
Estas nubes podrían reflejar radiación antes de que alcance las capas inferiores y generar una especie de efecto antiinvernadero: en lugar de atrapar calor, ayudarían a mantener fría buena parte de la atmósfera.
TOI-5205 b, un planeta gigante que orbita una pequeña estrella enana roja. Al igual que HATS-6 b, pertenece a una rara población de gigantes alrededor de estrellas de tipo M que está poniendo a prueba los modelos actuales de formación planetaria. Cortesía: NASSA
Una atmósfera pobre en metales y un interior mucho más rico
Hay una tercera anomalía que puede resultar aún más importante para comprender el origen del planeta.
En astronomía, metalicidad no significa abundancia de metales como hierro o cobre. El término engloba todos los elementos más pesados que el hidrógeno y el helio.
La atmósfera de HATS-6 b parece presentar una metallicidad extraordinariamente baja: aproximadamente dos órdenes de magnitud inferior a la solar.
Sin embargo, cuando los investigadores utilizan la masa, el radio y los modelos de estructura interna para calcular la composición del planeta completo, encuentran una fracción de elementos pesados muchísimo mayor.
La diferencia entre la metalicidad del interior y la observada en la atmósfera alcanza alrededor de tres órdenes de magnitud.
La interpretación es sugerente: HATS-6 b quizá no está completamente mezclado.
Eso significa que la composición química de sus capas superiores podría no representar la del planeta en conjunto. Una parte importante de los elementos pesados podría permanecer almacenada en regiones profundas del interior.
Otros gigantes alrededor de enanas rojas muestran algo parecido
HATS-6 b forma parte del citado programa GEMS del James Webb, dedicado a estudiar gigantes alrededor de estrellas enanas M.
Los primeros resultados empiezan a proporcionar un contexto más amplio.
TOI-5205 b, otro gigante que orbita una enana roja, también muestra una atmósfera pobre en elementos pesados en comparación con lo que sugieren los modelos de su interior. En su espectro se han identificado además metano y sulfuro de hidrógeno.
Otro miembro de la muestra, HATS-75 b, presenta igualmente una atmósfera con baja metallicidad y fuertes señales moleculares.
Si esta separación entre atmósfera pobre en elementos pesados e interior relativamente enriquecido acaba apareciendo de manera sistemática en los GEMS, podría convertirse en una pista crucial sobre cómo se forman y evolucionan los planetas gigantes alrededor de las estrellas más pequeñas.
El misterio de las tres micras
Los datos del james Webb contienen todavía otro detalle sin explicación.
Alrededor de una longitud de onda de tres micras, los astrónomos detectaron una absorción mayor de la que puede justificar únicamente el metano.
Algunos modelos pueden reproducir parte de esa señal introduciendo cianuro de hidrógeno (HCN) o hidrocarburos como el etileno (C₂H₄).
Pero los investigadores son prudentes.
Esa región del espectro contiene numerosas bandas moleculares superpuestas y distintas sustancias pueden producir señales parecidas. Además, la intensidad de la anomalía cambió entre las dos observaciones.
Por ahora, los autores no consideran demostrada la presencia de ninguna de esas moléculas.
Futuras observaciones con el MIRI, el instrumento de infrarrojo medio del James Webb, podrían explorar longitudes de onda donde las distintas firmas químicas sean más fáciles de separar y aportar información adicional sobre las posibles nubes del planeta.
Vista imaginada de las capas altas de la atmósfera de HATS-6 b, un mundo sin superficie sólida, dominado por nubes, brumas y grandes tormentas bajo la luz rojiza de su estrella. Crédito: IA-DALL-E / RexMolón Producciones
HATS-6 b obliga a reconsiderar cómo se fabrican los gigantes
El interés de HATS-6 b no reside únicamente en la detección de una nueva molécula. El planeta reúne varios problemas fundamentales de la ciencia exoplanetaria en un único mundo.
¿Cómo consiguió una pequeña enana roja reunir suficiente material para fabricar un planeta del tamaño de Júpiter? ¿Por qué su atmósfera contiene muchos menos elementos pesados que su interior? ¿Qué provoca que parezca casi 200 kelvin más frío de lo esperado? ¿Y qué sustancia está produciendo la misteriosa absorción alrededor de tres micras?
Responder a esas preguntas ayudará a determinar hasta qué punto los sistemas planetarios de la galaxia se construyen siguiendo las mismas reglas que nuestro sistema solar.
«¿Cuál es nuestro contexto? ¿Y hasta qué punto somos raros o comunes? —plantea Guzmán Caloca. Y concluye—: Este es un planeta entre miles, pero me gusta pensar que la Tierra también es un planeta entre miles y, sin embargo, contiene todo lo que ha vivido aquí».
En ese sentido, HATS-6 b es mucho más que una rareza astronómica. Puede convertirse en una prueba de que la naturaleza dispone de varias rutas para fabricar un planeta gigante y de que la receta que produjo a Júpiter quizá sea solo una entre muchas.▪️(27-septiembre-2026)
- Un gigante alrededor de una estrella diminuta: HATS-6 b tiene aproximadamente el tamaño de Júpiter, pero orbita una pequeña enana roja cada 3,3 días. Su existencia pone a prueba los modelos de formación de planetas gigantes.
- Agua, metano, amoníaco y CO₂: el James Webb ha identificado estas cuatro moléculas en su atmósfera mediante espectroscopia de transmisión.
- Una rara detección de amoníaco: el NH₃ apenas se ha identificado en atmósferas de exoplanetas y esta sería solo la segunda detección lograda mediante espectroscopia de transmisión.
- Mucho más frío de lo esperado: los modelos atmosféricos sitúan su temperatura en torno a 514 K, casi 200 kelvin por debajo de lo previsto a partir de su órbita.
- Podría reflejar gran parte de la luz de su estrella: el planeta tendría un albedo de Bond cercano a 0,71, compatible con una atmósfera cubierta de nubes y brumas muy reflectantes.
- Su atmósfera y su interior no parecen estar bien mezclados: los modelos indican que el interior contiene muchos más elementos pesados que las capas atmosféricas visibles, con una diferencia de unas tres órdenes de magnitud.
- Hay una señal aún sin explicar: alrededor de las 3 micras aparece una absorción adicional que podría estar relacionada con HCN o hidrocarburos como el etileno, aunque los autores consideran que todavía no hay datos suficientes para identificar su origen.
- La gran pregunta: HATS-6 b obliga a revisar cómo pueden formarse planetas gigantes alrededor de estrellas con discos protoplanetarios relativamente pobres en material.
Información facilitada por la Universidad de Maryland
Fuente: Giannina Guzman Caloca et al. GEMS JWST: Hold on to your HATS(-6 b), a sub-solar metallicity giant planet with water, methane and ammonia in its atmosphere. arXiv (2026). DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.2608.16990
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