El Telescopio Espacial James Webb mide la temperatura de un exoplaneta rocoso
28 marzo, 2023
A cuarenta años luz, en órbita alrededor de una enana roja ultrafría se encuentra un planeta rocoso. TRAPPIST-1 b es el primer exoplaneta rocoso del que se mide la temperatura.
Esta medición se logró gracias al Instrumento de Infrarrojo Medio (MIRI) del Telescopio Espacial James Webb (JWST). El Webb registró la emisión térmica del planeta.
Un planeta de roca frente a una pequeña estrella
El Webb es el primer telescopio capaz de detectar la luz que proviene de planetas pequeños y fríos como los de nuestro sistema solar. La observación de TRAPPIST-1 b es pionera para reconocer detalles de planetas rocosos como temperatura o grosor de su atmósfera.
De acuerdo con los datos que recopiló el Webb el planeta no tiene una atmósfera significativa. En su cara diurna tiene una temperatura de aproximadamente 500 grados Kelvin, equivalente a 230 grados Celsius.
Este es un primer acercamiento con el estudio de planetas similares al nuestro con temperatura templada. El estudio de TRAPPIST-1 b es el primer paso para comprender si los planetas en órbita de estrellas pequeñas y activas pueden mantener atmósferas.
"Ningún telescopio anterior ha tenido la sensibilidad para medir una luz del infrarrojo medio tan tenue", explica en un comunicado Thomas Greene, quien es astrofísico en el Centro de Investigación Ames de la Administración Nacional de la Aeronáutica y del Espacio estadounidense (NASA). Él aparece como primer firmante del estudio publicado por la revista científica Nature donde se exponen los hallazgos.
El sistema TRAPPIST-1 fue descubierto en 2017. En él se conocen 7 planetas rocosos alrededor de una estrella enana roja ultrafría (enana M). Estos exoplanetas tienen tamaños similares a los de los planetas internos de nuestro sistema solar.
Una diferencia importante entre el sistema TRAPPIST-1 y nuestro sistema solar es que sus planetas rocosos mantienen órbitas mucho más cercanas. Todos ellos mantienen distancias menores a la que separa al Sol de Mercurio. Por otro lado, su estrella es fría y reciben cantidades de energía similares a las de la Tierra y sus planetas vecinos.
TRAPPIST-1 b es el planeta más interno de su sistema. Su órbita es de casi una centésima parte de la terrestre. Recibe aproximadamente cuatro veces más energía de su estrella que nuestro planeta del Sol. No se encuentra en la zona habitable pero ofrece información valiosa para comprender a sus compañeros rocosos u otros planetas que orbitan alrededor de enanas M.
"Hay diez veces más de estas estrellas en la Vía Láctea que estrellas como el Sol, y tienen el doble de probabilidades de tener planetas rocosos que estrellas como el Sol", menciona Greene.
El especialista también advierte que las enanas M presentan condiciones distintas a las de nuestro sistema solar. Son muy activas. En su juventud emiten fulguraciones y rayos X que ponen en riesgo las posibles atmósferas.
Sobre este último punto ya se había hecho investigación. Los telescopios Hubble y Spitzer lo habían observado sin encontrar rastros de una atmósfera inflada. Con esos datos no se podía descartar una atmósfera densa. Al medir la temperatura se reduciría la incertidumbre.
Para medir la temperatura se usó una técnica llamada fotometría de eclipse secundario. MIRI observó el paso del planeta detrás de la estrella. Con esto midió el cambio en el brillo del sistema. Se restó el brillo de la estrella al de la combinación estrella-planeta. Aunque el planeta no emite luz visible propia, sí tiene un resplandor infrarrojo.
Este tipo de operaciones es un logro técnico del Webb. La estrella es más de mil veces más brillante que el planeta. La diferencia es de menos del 0.1%. Se observaron cinco eclipses secundarios.
Los resultados coinciden con lo que se espera de un cuerpo oscuro y rocoso sin atmósfera que permita la circulación del calor. No hay señales de dióxido de carbono que absorba la luz, de acuerdo con Elsa Ducrot, de la Comisión Francesa de Energía Atómica y Energías Alternativas (CEA). Ella participó en el estudio.
La breve historia del Webb es un recuento de muchas primeras veces en la historia de la astronomía. Los planetas rocosos y templados abundan en el universo. TRAPPIST-1 b es el primero de lo que promete ser una larga lista de observaciones en busca de planetas en condiciones parecidas al nuestro.