Por primera vez, los astr\u00f3nomos han encontrado evidencia inequ\u00edvoca de di\u00f3xido de carbono en la atm\u00f3sfera de un exoplaneta (un planeta fuera de nuestro sistema solar). El descubrimiento, aceptado para su publicaci\u00f3n en Nature y publicado en l\u00ednea el 25 de agosto, demuestra el poder del Telescopio Espacial James Webb (JWST) para ofrecer observaciones sin precedentes de atm\u00f3sferas de exoplanetas.<\/p>\n\n\n\n
Natalie Batalha, profesora de astronom\u00eda y astrof\u00edsica en la Univerdidad de California en Santa Cruz (UCSC), lidera el equipo de astr\u00f3nomos que realiz\u00f3 la detecci\u00f3n, utilizando el JWST para observar un planeta de la masa de Saturno llamado WASP-39b que orbita muy cerca de una estrella similar al Sol a unos 700 a\u00f1os luz de la Tierra.<\/p>\n\n\n\n
“Observaciones anteriores de este planeta con el Hubble y el Spitzer nos hab\u00edan dado pistas tentadoras de que el di\u00f3xido de carbono podr\u00eda estar presente”, dijo Batalha. “Los datos del JWST mostraron una caracter\u00edstica inequ\u00edvoca de di\u00f3xido de carbono que era tan prominente que pr\u00e1cticamente nos gritaba”.<\/p>\n\n\n\n
El di\u00f3xido de carbono es un componente importante de las atm\u00f3sferas de los planetas de nuestro sistema solar, que se encuentra en planetas rocosos como Marte y Venus, as\u00ed como en gigantes gaseosos como J\u00fapiter y Saturno. Para los investigadores de exoplanetas, es importante como gas que probablemente podr\u00e1n detectar en peque\u00f1os planetas rocosos y como indicador de la abundancia general de elementos pesados \u200b\u200ben las atm\u00f3sferas de los planetas gigantes.<\/p>\n\n\n\n
“El di\u00f3xido de carbono es en realidad una vara de medir muy sensible, la mejor que tenemos, para elementos pesados \u200b\u200ben atm\u00f3sferas de planetas gigantes, por lo que el hecho de que podamos verlo tan claramente es realmente genial”, dijo el coautor Jonathan Fortney, profesor de astronom\u00eda y astrof\u00edsica. en la UCSC y directora del Laboratorio de Otros Mundos.<\/p>\n\n\n\n
Las estrellas y los planetas gigantes gaseosos est\u00e1n hechos principalmente de los elementos m\u00e1s livianos, hidr\u00f3geno y helio, pero la abundancia de elementos m\u00e1s pesados, lo que los astr\u00f3nomos llaman “metalicidad”, es un factor cr\u00edtico en la formaci\u00f3n de planetas, explic\u00f3 Fortney.<\/p>\n\n\n\n
“La capacidad de determinar la cantidad de elementos pesados \u200b\u200ben un planeta es fundamental para comprender c\u00f3mo se form\u00f3, y podremos usar esta vara de medici\u00f3n de di\u00f3xido de carbono para un mont\u00f3n de exoplanetas para desarrollar una comprensi\u00f3n integral de la composici\u00f3n de los planetas gigantes”, \u00e9l dijo.<\/p>\n\n\n\n
El equipo de Batalha observ\u00f3 WASP-39b como parte de un programa cient\u00edfico de lanzamiento temprano del JWST para estudiar exoplanetas en tr\u00e1nsito. Un planeta en tr\u00e1nsito pasa frente a su estrella visto desde la Tierra, lo que permite a los astr\u00f3nomos analizar la luz de las estrellas que atraviesa la atm\u00f3sfera del planeta, donde gases como el di\u00f3xido de carbono absorben ciertas longitudes de onda de luz.<\/p>\n\n\n\n
Usando el espectr\u00f3grafo de infrarrojo cercano (NIRSpec) en el JWST, el equipo obtuvo un “espectro de transmisi\u00f3n” de alta resoluci\u00f3n que muestra la luz transmitida a trav\u00e9s de la atm\u00f3sfera de WASP-39b separada en sus longitudes de onda componentes. Batalha dijo que los datos arrojaron “curvas de luz exquisitas” y mostraron que el instrumento NIRSpec supera las expectativas para la espectroscopia de transmisi\u00f3n. Esto es un buen augurio para las observaciones de peque\u00f1os planetas rocosos, que se espera que tengan di\u00f3xido de carbono en sus atm\u00f3sferas (cuando tienen atm\u00f3sferas) pero que no dar\u00e1n una se\u00f1al tan fuerte como un planeta gigante como WASP-39b.<\/p>\n\n\n\n
“Esta detecci\u00f3n servir\u00e1 como un punto de referencia \u00fatil de lo que podemos hacer para detectar di\u00f3xido de carbono en los planetas terrestres en el futuro”, dijo Batalha. “Es el gas atmosf\u00e9rico m\u00e1s probable que detectaremos con JWST en atm\u00f3sferas de exoplanetas de tama\u00f1o terrestre”.<\/p>\n\n\n\n
Adem\u00e1s del di\u00f3xido de carbono, los investigadores detectaron otra caracter\u00edstica interesante en el espectro de WASP-39b que a\u00fan no han identificado. “Es una caracter\u00edstica misteriosa por ahora”, dijo Batalha. “En este documento, nos enfocamos en una gama estrecha de colores infrarrojos; esto es solo una vista previa de las caracter\u00edsticas que esperamos ver en el espectro completo”.<\/p>\n\n\n\n
Fortney not\u00f3 que WASP-39b parece tener una composici\u00f3n similar a la de Saturno. La metalicidad de Saturno es 10 veces mayor que la del sol, y WASP-39b tambi\u00e9n parece estar enriquecido en elementos pesados \u200b\u200bunas 10 veces en relaci\u00f3n con el sol.<\/p>\n\n\n\n
“Eso es s\u00faper interesante, y nos encantar\u00eda saber si todos los planetas de la masa de Saturno tienen la misma metalicidad”, dijo. “Fue emocionante ver esto en otro sistema, porque no sab\u00edamos qu\u00e9 esperar cuando pasamos de los planetas de nuestro sistema solar a las atm\u00f3sferas de los exoplanetas”.<\/p>\n\n\n\n
Situado en la constelaci\u00f3n de Virgo, WASP-39b est\u00e1 m\u00e1s de 20 veces m\u00e1s cerca de su estrella que la Tierra del sol. Aunque tiene aproximadamente la misma masa que Saturno, es menos denso y aproximadamente un 50 por ciento m\u00e1s grande, probablemente debido al calentamiento por estar tan cerca de su estrella anfitriona. Las observaciones anteriores mostraron que tiene cielos relativamente despejados, lo que lo convierte en un buen objetivo para la espectroscopia de transmisi\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n
Cuando se publicaron los primeros datos del JWST en julio, los investigadores de exoplanetas de la UCSC estaban recibiendo a 45 astr\u00f3nomos visitantes para el Programa de Verano de Exoplanetas anual del Laboratorio de Otros Mundos. “Est\u00e1bamos todos acurrucados alrededor de la computadora port\u00e1til para ver por primera vez el espectro y maravillarnos”, dijo Batalha. “Es un sentimiento tremendo, casi euf\u00f3rico, ver algo por primera vez que ning\u00fan otro ser humano ha visto antes, de eso se trata la ciencia”.<\/p>\n\n\n\n