El Telescopio Espacial James Webb (JWST) entrena sus sofisticados instrumentos en un planeta que orbita una estrella a 700 años luz de distancia, cumpliendo su promesa de proporcionar información sin precedentes sobre las propiedades físicas y químicas de los mundos extraterrestres.

La serie de descubrimientos se publicó en esta semana. Naturaleza como un conjunto de cinco trabajos académicos. Los datos revelaron nuevos detalles de WASP-39b, un exoplaneta «Saturno caliente» en la constelación de Virgo. El planeta fue noticia en agosto cuando JWST identificó dióxido de carbono en su atmósfera, un gran avance ya que era la primera vez que se detectaba carbono en una atmósfera extraterrestre.

Ahora, JWST ha proporcionado la información más detallada hasta el momento sobre un exoplaneta, brindando más que un vistazo a la miríada de átomos y moléculas que componen la atmósfera de WASP-39b, incluso brindando evidencia de química activa y tipos de formaciones de nubes.

«La claridad de las señales de varias moléculas diferentes en los datos es notable», dijo Mercedes López-Morales, astrónoma del Centro de Astrofísica, Harvard & Smithsonian y una de las científicas que contribuyeron a los nuevos resultados, en un declaración. «Habíamos predicho que veríamos muchas de estas señales, pero cuando vi los datos por primera vez quedé impresionado».

«Observamos el exoplaneta con múltiples instrumentos, que juntos brindan una amplia gama de espectros infrarrojos y una variedad de huellas químicas que eran inaccesibles hasta el JWST», agregó Natalie Batalha, astrónoma de la Universidad de California, Santa Cruz, quien agregó y ayudó a coordinar la nueva investigación. «Datos como este cambian las reglas del juego».

Avispa-39b

Con una temperatura estimada de alrededor de 870 °C y una atmósfera compuesta principalmente de gas hidrógeno, se cree que WASP-39 b no es habitable. El exoplaneta se ha comparado tanto con Saturno como con Júpiter, con una masa similar a Saturno pero un tamaño total tan grande como el de Júpiter.

La proximidad del planeta a su estrella madre, más cerca que Mercurio de nuestro Sol, también lo hace ideal para estudiar los efectos de la radiación de la estrella madre en los exoplanetas. Un mejor conocimiento de la conexión estrella-planeta debería conducir a una comprensión más profunda de cómo estos procesos producen la diversidad de planetas observados en la galaxia.

La gran intensidad de la luz de las estrellas que incide sobre WASP-39b convierte al planeta en un laboratorio ideal para estudiar este tipo de reacciones fotoquímicas, añadieron los investigadores.

«Esta proximidad y el brillo resultante hacen que el planeta sea inhóspito para la vida tal como la conocemos, pero [makes] Es el ‘objetivo perfecto’ para que JWST lo observe temprano en su vida y pruebe sus capacidades de exoplaneta”, explicó Laura Kreidberg, directora del Instituto Max Planck de Astronomía (MPIA) en Heidelberg, Alemania, y parte del equipo de observación, en una entrevista.

¿Qué encontró JWST?

JWST pudo realizar sus observaciones de WASP-39b cuando pasaba entre su estrella y el telescopio, un fenómeno conocido como tránsito. La mayoría de los exoplanetas conocidos se han descubierto de esta manera.

A partir de finales de julio de este año, JWST supervisó cuatro tránsitos de WASP-39b, utilizando una técnica conocida como espectroscopia de transmisión para observar la luz de la estrella del planeta a medida que se filtraba a través de la atmósfera de WASP-39b y tomó huellas químicas de las moléculas que se encuentran allí.

Entre las emocionantes revelaciones se encuentra la primera detección de dióxido de azufre en la atmósfera de un exoplaneta, una molécula formada por reacciones químicas provocadas por la luz de alta energía de una estrella cercana. De manera similar, en la Tierra, la capa protectora de ozono se forma en la atmósfera superior.

«La sorprendente detección de dióxido de azufre finalmente confirma que la fotoquímica da forma al clima de los ‘Saturnos calientes'», dijo Diana Powell, NASA Hubble Fellow, astrónoma del Centro de Astrofísica y miembro central del equipo que hizo el descubrimiento del dióxido de azufre. «El clima de la Tierra también está determinado por la fotoquímica, por lo que nuestro planeta tiene más en común con los ‘Saturnos calientes’ de lo que sabíamos anteriormente».

Jea Adams, estudiante de posgrado de Harvard e investigadora del Centro de Astrofísica, analizó los datos que confirmaron la señal de dióxido de azufre. «Como investigador junior en el campo de las atmósferas de exoplanetas, es muy emocionante ser parte de un descubrimiento como este», dijo Adams. “El proceso de analizar estos datos se sintió mágico. Vimos evidencia de esta característica en los primeros datos, pero este instrumento de mayor precisión reveló la firma de SO2 claro y nos ayudó a resolver el rompecabezas.”

Otros elementos y moléculas descubiertos por JWST incluyen sodio, potasio y vapor de agua, lo que confirma observaciones telescópicas anteriores desde el espacio y desde tierra y descubre características de agua adicionales que no se habían visto anteriormente.

Las proporciones de carbono a oxígeno, potasio a oxígeno y azufre a hidrógeno sugieren que el planeta se formó por la colisión de cuerpos progenitores llamados planetesimales. Además, una baja proporción de carbono a oxígeno en sus nubes sugiere que probablemente estaba más lejos de su estrella de lo que está hoy (o más bien hace 700 años dada su distancia de años luz) y probablemente estaba absorbiendo una gran cantidad de agua que de hielo. , cuando estaba en otra posición más lejana. Se espera este tipo de migración en gigantes de gas caliente y ayuda a explicar su proximidad a sus estrellas.

La comparación de las observaciones y los modelos también proporcionó información sobre la cubierta de nubes del planeta: no una manta única y uniforme que cubre el planeta, sino una colección dispersa de nubes de sulfuros y silicatos.

¿Que sigue?

La capacidad de analizar con precisión la atmósfera de un exoplaneta va más allá de lo que esperaban los científicos y promete una nueva era en la exploración de exoplanetas.

Las observaciones actuales también son relevantes para uno de los mayores objetivos futuros de la astronomía observacional: la detección de signos de vida en otros planetas. Esta detección se basaría en un análisis atmosférico similar al realizado en WASP-39b y luego en la comparación con los modelos. Por ejemplo, si el planeta muestra más oxígeno de lo que predicen estos modelos, podría ser una señal de vida.

Las observaciones descritas aquí proporcionan una prueba de las técnicas de observación necesarias en este tipo de búsqueda de vida en otros planetas, dijo el equipo. También agregan información importante para completar nuestra comprensión de las atmósferas de los exoplanetas.

«Estas primeras observaciones son un presagio de la ciencia más asombrosa que vendrá con JWST», dijo Kreidberg. «Pusimos el telescopio a prueba para probar su rendimiento, y fue casi perfecto, incluso mejor de lo que esperábamos».

“Espero ver qué encontramos en las atmósferas de los pequeños planetas terrestres”, agregó López-Morales.

Crédito de la imagen de la característica: NASA

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