El increíble hallazgo del telescopio James Webb fuera del sistema solar

El telescopio espacial James Webb (JWST, por sus siglas en inglés) de la NASA ha captado la primera evidencia clara de dióxido de carbono en la atmósfera de un exoplaneta, esto es, un planeta fuera del sistema solar.

Esta observación de un planeta gigante gaseoso que orbita una estrella parecida al Sol a 700 años luz de distancia proporciona información importante sobre su composición y formación. El hallazgo, aceptado para su publicación en Nature Astronomy, ofrece pruebas de que en el futuro Webb podría ser capaz de detectar y medir el dióxido de carbono en la delgada atmósfera de planetas rocosos más pequeños.

El planeta en cuestión es WASP-39 b, un gigante de gas caliente con una masa de cerca de una cuarta parte de la masa de Júpiter (casi la misma de Saturno) y un diámetro 1,3 veces mayor que el de Júpiter. Su hinchazón extrema está relacionada en parte con su alta temperatura (alrededor de 900 grados Celsius o 1600 grados Fahrenheit).

A diferencia de los gigantes gaseosos más fríos y compactos de nuestro sistema solar, WASP-39 b orbita muy cerca de su estrella —apenas a una octava parte de la distancia entre el Sol y Mercurio— y completa un circuito en poco más de cuatro días terrestres. El descubrimiento de este planeta, reportado en 2011, se hizo con base a detecciones terrestres de la atenuación sutil y periódica de la luz de su estrella anfitriona cuando el planeta transita, o pasa, por delante de la estrella.

Las observaciones anteriores de otros telescopios, incluyendo los telescopios espaciales Hubble y Spitzer de la NASA, revelaron la presencia de vapor de agua, sodio y potasio en la atmósfera de este planeta. La incomparable sensibilidad infrarroja de Webb ha confirmado también la presencia de dióxido de carbono en el planeta.

El espectro de transmisión del exoplaneta gigante de gas caliente WASP-39 b, captado por el espectrógrafo del infrarrojo cercano (NIRSpec) de Webb el 10 de julio de 2022, revela la primera evidencia clara de dióxido de carbono en un planeta fuera del sistema solar.

El equipo de investigadores utilizó el espectrógrafo del infrarrojo cercano (NIRSpec, por sus siglas en inglés) de Webb para sus observaciones de WASP-39 b. En el espectro resultante de la atmósfera del exoplaneta, una pequeña cuesta de entre 4,1 y 4,6 micras presenta la primera evidencia clara y detallada de dióxido de carbono detectado en un planeta fuera del sistema solar.

“Tan pronto como los datos aparecieron en mi pantalla, la enorme característica del dióxido de carbono me atrapó”, dijo Zafar Rustamkulov, estudiante de posgrado en la Universidad Johns Hopkins y miembro del equipo de Primeras Observaciones Científicas (ERS, por sus siglas en inglés) de la Comunidad de Exoplanetas en Tránsito de JWST que llevó a cabo esta investigación. “Fue un momento especial: cruzamos un umbral importante en la ciencia exoplanetaria”.

Ningún observatorio ha medido nunca antes diferencias tan sutiles en el brillo de tantos colores individuales en el rango de 3 a 5,5 micras en el espectro de transmisión de un exoplaneta. El acceso a esta parte del espectro es crucial para medir la abundancia de gases como agua y metano, así como dióxido de carbono, que se cree que 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”, dijo Natalie Batalha, de la Universidad de California en Santa Cruz, quien dirige el equipo.

Comprender la composición de la atmósfera de un planeta es relevante porque nos dice algo sobre el origen del planeta y cómo evolucionó. “Las moléculas de dióxido de carbono son indicadores sensibles de la historia de la formación de los planetas”, dijo Mike Line de la Universidad Estatal de Arizona, otro miembro de este equipo de 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”.