Primera medición de la luz atmósferica de un planeta sub-Neptuno
Durante más de una década, los astrónomos han intentado observar más de cerca GJ 1214b, un exoplaneta situado a 40 años luz de la Tierra.
Su mayor obstáculo es una espesa capa de neblina que cubre el planeta, protegiéndolo de los ojos escrutadores de los telescopios espaciales y obstaculizando los esfuerzos para estudiar su atmósfera.
Ahora, el telescopio espacial James Webb (JWST) ha resuelto este problema, según anuncian los investigadores en la revista 'Nature'. La tecnología infrarroja del telescopio le permite ver objetos y características planetarias que antes estaban ocultos por la niebla, las nubes o el polvo espacial, ayudando a los astrónomos en su búsqueda de planetas habitables y galaxias primitivas.
Un equipo de investigadores utilizó el JWST para observar la atmósfera de GJ 1214b midiendo el calor que emite mientras orbita alrededor de su estrella anfitriona. Estos resultados representan la primera vez que alguien ha detectado directamente la luz emitida por un exoplaneta sub-Neptuno, una categoría de planetas más grandes que la Tierra pero más pequeños que Neptuno.
Aunque GJ 1214b es demasiado caliente para ser habitable, los investigadores descubrieron que su atmósfera probablemente contiene vapor de agua --posiblemente incluso en cantidades significativas-- y está compuesta principalmente por moléculas más pesadas que el hidrógeno.
La profesora asociada de Astronomía de la Universidad de Maryland Eliza Kempton, autora principal del estudio, destaca que sus hallazgos marcan un punto de inflexión en el estudio de planetas subneptunianos como GJ 1214b.
"Llevo más de una década intentando comprender GJ 1214b --afirma Kempton en un comunicado--. Cuando recibimos los datos para este artículo de 'Nature', pudimos ver cómo la luz del planeta desaparecía cuando se situaba detrás de su estrella anfitriona. Esto no se había visto nunca en este planeta ni en ningún otro de su clase, por lo que JWST está cumpliendo su promesa", asegura.
Los subneptunos son el tipo de planeta más común en la Vía Láctea, aunque no existe ninguno en nuestro sistema solar. A pesar de lo turbio de la atmósfera de GJ 1214b, Kempton y sus coautores determinaron que el planeta seguía siendo su mejor oportunidad de observar la atmósfera de un sub-Neptuno debido a su brillante pero pequeña estrella anfitriona.
En su estudio, los investigadores midieron la luz infrarroja emitida por GJ 1214b en el transcurso de unas 40 horas, el tiempo que tarda el planeta en orbitar alrededor de su estrella. Cuando el día se convierte en noche, la cantidad de calor que se desplaza de un lado a otro del planeta depende en gran medida de la composición de su atmósfera. Este método de investigación, conocido como observación de la curva de fase, abrió una nueva ventana a la atmósfera del planeta.
"JWST opera con longitudes de onda de luz más largas que los observatorios anteriores, lo que nos da acceso al calor emitido por el planeta y nos permite crear un mapa de la temperatura del planeta --explica Kempton--. Por fin hemos podido ver GJ 1214b bajo una nueva luz".
Al medir el movimiento y la fluctuación del calor, los investigadores determinaron que GJ 1214b no tiene una atmósfera dominada por el hidrógeno.
La cuestión de si GJ 1214b contiene agua interesa a los astrónomos desde hace tiempo. Observaciones anteriores realizadas por el telescopio espacial Hubble de la NASA sugirieron que GJ 1214b podría ser un mundo acuático, un término poco preciso para referirse a cualquier planeta que contenga una cantidad significativa de agua.
Los últimos datos del JWST revelaron trazas de agua, metano o alguna mezcla de ambos. Estas sustancias coinciden con una sutil absorción de luz observada en el rango de longitudes de onda observado por JWST. Serán necesarios más estudios para determinar la composición exacta de la atmósfera del planeta, pero Kempton apunta que las pruebas siguen siendo coherentes con la posibilidad de grandes cantidades de agua.
"GJ 1214b, según nuestras observaciones, podría ser un mundo acuático --avanza Kempton--. Creemos que detectamos vapor de agua, pero es un reto porque la absorción de vapor de agua se solapa con la absorción de metano, por lo que no podemos decir al 100% que detectamos vapor de agua y no metano. Sin embargo, vemos esta evidencia en ambos hemisferios del planeta, lo que aumenta nuestra confianza en que realmente hay agua allí".
Los investigadores hicieron otro descubrimiento sorprendente en su estudio: GJ 1214b es increíblemente reflectante. El planeta no era tan caliente como se esperaba, lo que indica a los investigadores que algo en la atmósfera está reflejando la luz.
Según Kempton, hay mucho margen para realizar estudios de seguimiento, incluidos los que examinan más de cerca los aerosoles de gran altitud que forman la neblina --o posiblemente las nubes-- en la atmósfera de GJ 1214b. Anteriormente, los investigadores pensaban que podría tratarse de una sustancia oscura similar al hollín que absorbe la luz. Sin embargo, el descubrimiento de que el exoplaneta es reflectante plantea nuevos interrogantes.
"Lo que sea que esté formando las brumas o nubes no es lo que esperábamos. Es brillante, es reflectante y eso es confuso y sorprendente --indica Kempton--. Esto nos va a orientar hacia un montón de estudios adicionales para tratar de entender qué podrían ser esas brumas".
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