Señal de vapor de agua de un abrasador planeta... o de su estrella
Observaciones en infrarrojo con el Telescopio Espacial James Webb del exoplaneta rocoso GJ 486 b, demasiado cerca de su estrella para estar en zona habitable y con una temperatura de 430 grados Celsius, han mostrado desconcertantes indicios de vapor de agua.
Si el vapor de agua está asociado con el planeta, eso indicaría que tiene una atmósfera a pesar de su temperatura abrasadora y su proximidad a su estrella. El vapor de agua se ha visto antes en exoplanetas gaseosos, pero hasta la fecha no se ha detectado definitivamente ninguna atmósfera alrededor de un exoplaneta rocoso. Sin embargo, el equipo de astrónomos autor del hallazgo advierte que el vapor de agua podría estar en la propia estrella, específicamente en manchas estelares frías, y no en el planeta.
"Vemos una señal, y es casi seguro que se debe al agua. Pero aún no podemos decir si esa agua es parte de la atmósfera del planeta, lo que significa que el planeta tiene una atmósfera, o si solo estamos viendo una firma de agua proveniente de la estrella", dijo en un comunicado Sarah Moran de la Universidad de Arizona en Tucson, autora principal del estudio.
"El vapor de agua en la atmósfera de un planeta rocoso caliente representaría un gran avance para la ciencia de los exoplanetas. Pero debemos tener cuidado y asegurarnos de que la estrella no sea la culpable", agregó Kevin Stevenson, del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins, Maryland, investigador principal del programa.
A solo 26 años luz de distancia en la constelación de Virgo, GJ 486 b es aproximadamente un 30% más grande que la Tierra y tres veces más masivo, lo que significa que es un mundo rocoso con una gravedad más fuerte que la Tierra. Gira alrededor de una estrella enana roja en poco menos de 1,5 días terrestres. Se espera que esté bloqueado por mareas, con un lado de día permanente y un lado de noche permanente.
GJ 486 b transita su estrella, cruzando por delante de la estrella desde nuestro punto de vista. Si tiene una atmósfera, entonces, cuando transite, la luz de la estrella se filtraría a través de esos gases, imprimiendo huellas dactilares en la luz que permiten a los astrónomos decodificar su composición a través de una técnica llamada espectroscopia de transmisión.
El equipo observó dos tránsitos, cada uno con una duración de aproximadamente una hora. Luego utilizaron tres métodos diferentes para analizar los datos resultantes. Los resultados de los tres son consistentes en que muestran un espectro mayormente plano con un aumento intrigante en las longitudes de onda infrarrojas más cortas. El equipo ejecutó modelos informáticos considerando varias moléculas diferentes y concluyó que la fuente más probable de la señal era el vapor de agua.
Si bien el vapor de agua podría indicar potencialmente la presencia de una atmósfera en GJ 486 b, una explicación igualmente plausible es el vapor de agua de la estrella. Sorprendentemente, incluso en nuestro propio Sol, el vapor de agua a veces puede existir en las manchas solares porque estas manchas son muy frías en comparación con la superficie circundante de la estrella. La estrella anfitriona de GJ 486 b es mucho más fría que el Sol, por lo que aún más vapor de agua se concentraría dentro de sus manchas estelares. Como resultado, podría crear una señal que imite una atmósfera planetaria.
"No observamos evidencia de que el planeta cruzara ninguna mancha estelar durante los tránsitos. Pero eso no significa que no haya manchas en otras partes de la estrella. Y ese es exactamente el escenario físico que imprimiría esta señal de agua en los datos y podría terminar pareciéndose a una atmósfera planetaria", explicó Ryan MacDonald de la Universidad de Michigan en Ann Arbor, uno de los coautores del estudio.
Se esperaría que una atmósfera de vapor de agua se erosione gradualmente debido al calentamiento y la irradiación estelar. Como resultado, si hay una atmósfera presente, probablemente tendría que ser repuesta constantemente por volcanes que expulsan vapor del interior del planeta. Si el agua está realmente en la atmósfera del planeta, se necesitan observaciones adicionales para reducir la cantidad de agua presente.
Las futuras observaciones de Webb pueden arrojar más luz sobre este sistema. Un próximo programa de Webb utilizará el instrumento de infrarrojo medio (MIRI) para observar el lado diurno del planeta. Si el planeta no tiene atmósfera, o solo una atmósfera delgada, se espera que la parte más caliente del lado diurno esté directamente debajo de la estrella. Sin embargo, si se desplaza el punto más caliente, eso indicaría una atmósfera que puede hacer circular el calor.
En última instancia, se necesitarán observaciones en longitudes de onda infrarrojas más cortas por otro instrumento de Webb, el generador de imágenes de infrarrojo cercano y el espectrógrafo sin rendija (NIRISS), para diferenciar entre la atmósfera planetaria y los escenarios de manchas estelares. "Se trata de unir múltiples instrumentos que realmente determinarán si este planeta tiene o no una atmósfera", dijo Stevenson.
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