El Telescopio Espacial James Webb detecta dióxido de carbono en un exoplaneta
29 agosto, 2022
WASP-39b es un gigante gaseoso a 700 años luz de distancia. Observaciones del Telescopio Espacial James Webb muestran que en su atmósfera existe dióxido de carbono. Esta es una prueba de la capacidad del Webb para observar dióxido de carbono en la atmósfera de exoplanetas, en intentos futuros será posible buscarlo en planetas rocosos más pequeños.
El hallazgo ya produjo un artículo que fue aceptado para su publicación en la revista científica Nature Astronomy.
Un gigante con sustancias conocidas
El Webb no es el primero que observa hacia WASP-39b. Otros telescopios espaciales como el Hubble y el Spitzer ya lo han estudiado. En las observaciones anteriores, los observatorios espaciales de la Administración Nacional de la Aeronáutica y del Espacio estadounidense (NASA) ya habían encontrado otras sustancias en su atmósfera. Entre ellas están el vapor de agua, sodio y potasio. Gracias a su sensibilidad infrarroja, el Webb fue capaz de agregar dióxido de carbono a esta lista.
WASP-39b es un gigante gaseoso inflado y caliente. Su órbita es apenas la octava parte de la de Mercurio respecto al Sol, equivale a 0.0486 unidades astronómicas. Su masa equivale a 0.28 veces la de Júpiter o 0.94 veces la de Saturno. Su estrella anfitriona es similar al Sol, aunque es un poco más pequeña y tiene menos masa. Una órbita completa de este planeta dura poco más de cuatro días terrestres. La gran cercanía con su estrella provoca que su temperatura sea muy alta y nos parezca inflado. Probablemente esté bloqueado por las mareas y una de sus caras mire hacia su estrella de forma permanente.
WASP-39b fue descubierto en 2011. Se encontró gracias a atenuaciones periódicas percibidas en el brillo de su estrella cuando transita frente a ella. Este exoplaneta se observa de perfil, a diferencia de otros que se ven desde sus polos. Esto da la oportunidad a los investigadores de analizar su atmósfera. Mientras el planeta realiza su tránsito, una parte de la luz de su estrella es eclipsada totalmente y otra parte atraviesa la atmósfera.
Gracias a que distintos gases absorben distintas combinaciones de colores es posible analizar las diferencias en el brillo. Así es como los investigadores estudian la atmósfera de los exoplanetas. Hay dos factores que hacen a WASP-39b un exoplaneta ideal para estudiar su atmósfera, por un lado su hinchazón y por otro su tránsito frecuente.
Los investigadores que encontraron el dióxido de carbono en WASP-39b recurrieron al espectrógrafo del infrarrojo cercano del Webb: NIRSpec, por sus siglas en inglés. Se obtuvo un espectro de entre 4.1 y 4.6 micras donde aparece por primera vez evidencia clara de la presencia de dióxido de carbono en un planeta fuera de nuestro sistema solar.
Ningún observatorio había medido antes diferencias así de sutiles en el brillo de tantos colores individuales dentro del rango de 3 a 5.5 micras en el espectro de transmisión de un exoplaneta. Esta parte del espectro es crucial para encontrar gases como agua, metano o dióxido de carbono. Se cree que estas sustancias existen en muchos tipos diferentes de exoplanetas.
“Detectar una señal tan clara de dióxido de carbono en WASP-39 b es un buen augurio para la detección de atmósferas en planetas más pequeños y de tamaño terrestre”, comenta Natalie Batalha, de la Universidad de California en Santa Cruz, quien dirige al equipo de investigación.
La composición química de los planetas nos ayuda a conocer su historia evolutiva. “Las moléculas de dióxido de carbono son indicadores sensibles de la historia de la formación de los planetas”, explica Mike Line de la Universidad Estatal de Arizona, quien participó en la investigación. “Al medir esta característica de dióxido de carbono, podemos determinar cuánto material sólido en comparación con el material gaseoso se utilizó para formar este planeta gigante gaseoso.
En la próxima década, JWST hará este tipo de medición para una variedad de planetas, proporcionando información sobre los detalles de cómo se forman los planetas y la singularidad de nuestro propio sistema solar”, complementa el especialista.
Este es un primer acercamiento con la capacidad del Webb para estudiar planetas fuera de nuestro sistema solar. “El objetivo es analizar rápidamente las primeras observaciones científicas y desarrollar herramientas de código abierto para que sean empleadas por la comunidad científica”, describe Vivien Parmentier, de la Universidad de Oxford, otra integrante del equipo de investigación. “Esto permite contribuciones de todas partes del mundo y asegura que se obtendrá la mejor investigación científica posible de las próximas décadas de observaciones”.
En los próximos años veremos análisis más sofisticados que nos ayudarán a conocer lo que ocurre fuera de nuestro sistema solar.