Es la primera vez que un grupo de astrónomos han hallado “evidencia clara” de la presencia de dióxido de carbono en la atmósfera de un exoplaneta (un mundo fuera de nuestro sistema solar). Esto podría indicar la factible “presencia de vida” en ese planeta lejano.
El hallazgo, aceptado para su publicación en Nature y difundido en línea el 25 de agosto, prueba el poder del telescopio espacial James Webb (JWST) para ofrecer observaciones sin precedentes de las atmósferas de los exoplanetas.
Natalie Batalha, profesora de astronomía y astrofísica de la Universidad de California en Santa Cruz, dirige el equipo de astrónomos que ha hecho la detección, usando el JWST para ver un mundo de la masa de Saturno denominado WASP-39b que orbita muy en las proximidades de una estrella parecido al sol a unos 700 años luz de la Tierra.
Batalha manifestó:
“Las observaciones previos de este mundo con el Hubble y el Spitzer nos habían dado indicios tentadores de que podía haber dióxido de carbono. Los datos del JWST mostraron una característica inequívoca de dióxido de carbono que era tan prominente que virtualmente nos se encontraba gritando”.
Dióxido de carbono. ¿Indicador de vida?
Esta ilustración muestra cómo podría observarse el exoplaneta WASP-39b, según la comprensión actual del mundo. Crédito: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted
El dióxido de carbono es un componente notable de las atmósferas de los mundos de nuestro sistema solar, que se localiza en mundos rocosos como Marte y Venus, al igual que en gigantes gaseosos como Júpiter y Saturno. Para los expertos de exoplanetas, es notable tanto por ser un gas que quizá puedan localizar en pequeños mundos rocosos como por ser un indicador de la abundancia general de elementos pesados en las atmósferas de los mundos gigantes.
Jonathan Fortney, maestro de astronomía y astrofísica en la UCSC y jefe del Other Worlds Laboratory, manifestó en una declaración:
“El dióxido de carbono es en verdad una estaca de medir muy sensible -la mejor que tenemos- para los elementos pesados en las atmósferas de los mundos gigantes, así pues el hecho de que podamos verlo con tanta claridad es verdaderamente genial”.
Los astros y los mundos gigantes gaseosos están formados principalmente por los elementos más ligeros, hidrógeno y helio, pero la abundancia de elementos más pesados -lo que los astrónomos llaman “metalicidad”- es un causa crítico en la creación de los mundos, explicó Fortney.
Fortney añadió:
“La capacidad de definir el numero de elementos pesados en un mundo es básico para comprender cómo se formó, y podremos utilizar esta estaca de medir de dióxido de carbono para un cumulo de exoplanetas para edificar una comprensión completa de la composición de los mundos gigantes”.
El equipo de Batalha vió a WASP-39b como porción de un proyecto investigador de liberación temprana del JWST para investigar exoplanetas en movimiento. Un mundo en movimiento pasa por delante de su estrella observado desde la Tierra, lo que permite a los astrónomos analizar la luz estelar que traspasa la atmósfera del mundo, donde gases como el dióxido de carbono absorben ciertas longitudes de onda de la luz.
Descubrimiento impresionante
Un espectro de transmisión del exoplaneta gigante de gas caliente WASP-39 b capturado por el espectrógrafo de infrarrojo próximo (NIRSpec) de JWST el 10 de julio de 2022 revela la primera evidencia clara de dióxido de carbono en un mundo fuera del sistema solar. Crédito: NASA, ESA, CSA, Leah Hustak (STScI), Joseph Olmsted (STScI)
Usando el Near Infrared Spectrograph (NIRSpec) del JWST, el equipo consiguió un “espectro de transmisión” de alta resolución que muestra la luz transmitida por medio de la atmósfera de WASP-39b separada en las longitudes de onda que la componen. Batalha manifestó que los datos produjeron “exquisitas curvas de luz” y mostraron que el aparato NIRSpec está superando las expectativas de la espectroscopia de transmisión. Esto es un buen presagio para las observaciones de pequeños mundos rocosos, que se espera que tengan dióxido de carbono en sus atmósferas (cuando tengan atmósferas) pero que no darán una señal tan fuerte como un mundo gigante como WASP-39b.
Batalha manifestó:
“Esta detección servirá como punto de mención útil de lo que podemos realizar para localizar dióxido de carbono en mundos terrestres en el futuro. Es el gas atmosférico más posible que detectaremos con JWST en atmósferas de exoplanetas de tamaño terrestre”.
asimismo del dióxido de carbono, los expertos detectaron otra característica fascinante en el espectro de WASP-39b que incluso no han reseñado.
Batalha añadió:
“Es una característica enigmatica por actualmente. En este trabajo, nos centramos en un estrecho rango de colores infrarrojos; esto es sólo un avance de las propiedades que esperamos ver en el espectro completo”.
Composición parecido a Saturno
Una sucesión de curvas de luz del Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec) del Webb muestra el cambio en el brillo de tres longitudes de onda (colores) distintas de la luz del sistema estelar WASP-39 en el transcurso del tiempo a medida que el mundo transitaba por la estrella el 10 de julio de 2022. Crédito: Ilustración: NASA, ESA, CSA y L. Hustak (STScI); Science: The JWST Transiting Exoplanet Community Early Release Science Team
Fortney indicó que WASP-39b parece tener una composición parecido a la de Saturno. La metalicidad de Saturno es 10 veces mayor que la del sol, y WASP-39b además aparenta estar enriquecido en elementos pesados unas 10 veces en relación con el sol.
Fortney manifestó:
“Eso es súper fascinante, y nos encantaría conocer si todos los mundos con masa de Saturno poseen la misma metalicidad. Fue emocionante ver esto en otro sistema, porque no conocíamos qué esperar cuando pasamos de los mundos de nuestro sistema solar a las atmósferas de los exoplanetas”.
Situado en la constelación de Virgo, WASP-39b está más de 20 veces más en las proximidades de su estrella que la Tierra del Sol. Si bien tiene mas o menos la misma masa que Saturno, es menos denso y mas o menos un 50 por ciento más grande, quizá debido al calentamiento por estar tan en las proximidades de su estrella anfitriona. Las observaciones previos mostraron que tiene cielos relativamente claros, lo que lo convierte en un buen objetivo para la espectroscopia de transmisión.
Cuando se publicaron los primeros datos del JWST en julio, los expertos de exoplanetas de la UCSC estaban recibiendo a 45 astrónomos visitantes para el Other Worlds Laboratory’s annual Exoplanet Summer Program.
Batalha manifestó:
“Nos encontrábamos todos apiñados en torno del ordenador portátil echando un primer vistazo al espectro y maravillándonos con él. Es una impresion tremenda, casi eufórica, ver por vez primera algo que ningún otro humano ha observado antes; en eso consiste la ciencia”.
Los descubrimientos de el estudio han sido publicados en la revista Nature. y puede leerse en su totalidad en el servidor de pre-impresión arXiv.