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Webb revela detalles de la atmósfera de un exoplaneta como nunca antes se había visto

Nuevas observaciones del exoplaneta WASP-39b muestran las «huellas dactilares» de átomos y moléculas, así como signos de química activa y nubes.

Crédito: Melissa Weiss/Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian.

WASP-39 b es un planeta diferente a cualquier otro en nuestro sistema solar: un gigante del tamaño de Saturno que orbita su estrella ocho veces más cerca que Mercurio de nuestro Sol. Este exoplaneta fue uno de los primeros examinados por el telescopio espacial James Webb de la NASA cuando comenzó las operaciones científicas regulares.

Desde entonces, los resultados han entusiasmado a la comunidad científica. Los instrumentos exquisitamente sensibles de este nuevo ojo en el espacio han proporcionado un perfil de los componentes atmosféricos de WASP-39 b e identificado una gran cantidad de contenidos, que incluyen aguadióxido de carbono, sodio y potasio.

Y ahora, acaba de obtener otra primicia: un perfil molecular y químico de los cielos de un mundo distante.

Mientras Webb y otros telescopios espaciales, incluidos el Hubble y el Spitzer de la NASA, han revelado previamente ingredientes aislados de la atmósfera de este planeta en llamas, las nuevas lecturas proporcionan un menú completo de átomos, moléculas e incluso signos de química activa y nubes.

Los datos más recientes también dan una pista de cómo se verían estas nubes de cerca: divididas en lugar de una manta única y uniforme sobre el planeta.

Ilustración de WASP 39-b y su estrella anfitriona. Crédito: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI).

El conjunto de instrumentos altamente sensibles del telescopio se apuntó a la atmósfera de WASP-39 b, un «Saturno caliente» que orbita una estrella a unos 700 años luz de distancia.

Los hallazgos son un buen augurio para la capacidad de los instrumentos de telescopio espacial para realizar una amplia gama de investigaciones de todo tipo de exoplanetas, incluidos mundos pequeños y rocosos como los del sistema TRAPPIST-1.

«Observamos el exoplaneta con múltiples instrumentos que, juntos, proporcionan una amplia franja del espectro infrarrojo y una panoplia de firmas químicas inaccesibles hasta esta misión», dijo Natalie Batalha, astrónoma de la Universidad de California, Santa Cruz, quien contribuyó y ayudó a coordinar la nueva investigación. «Datos como estos son un cambio de juego».

Fotoquímica

Entre las revelaciones sin precedentes se encuentra la primera detección en la atmósfera de un exoplaneta de dióxido de azufre (SO2), una molécula producida a partir de reacciones químicas provocadas por la luz de alta energía de la estrella madre del planeta. En la Tierra, la capa protectora de ozono en la atmósfera superior se crea de manera similar.

«Esta es la primera vez que vemos evidencia concreta de fotoquímica —reacciones químicas iniciadas por luz estelar energética— en exoplanetas», dijo Shang-Min Tsai, investigador de la Universidad de Oxford en el Reino Unido y autor principal del artículo que explica el origen del dióxido de azufre en la atmósfera de WASP-39 b. «Veo esto como una perspectiva realmente prometedora para avanzar en nuestra comprensión de las atmósferas de los exoplanetas con esta misión».

Esto condujo a que los científicos aplicaran modelos informáticos de fotoquímica a datos que requieren que dicha física se explique completamente. Las mejoras resultantes en el modelado ayudarán a construir el conocimiento tecnológico para interpretar posibles signos de habitabilidad en el futuro.

Para ver la luz de WASP-39 b, Webb siguió el paso del planeta frente a su estrella, lo que permitió que parte de la luz de la estrella se filtrara a través de la atmósfera del planeta. Los diferentes tipos de sustancias químicas en la atmósfera absorben diferentes colores del espectro de luz de las estrellas, por lo que los colores que faltan indican a los astrónomos qué moléculas están presentes.

«Los planetas son esculpidos y transformados al orbitar dentro del baño de radiación de la estrella anfitriona», señaló Batalha. «En la Tierra, esas transformaciones permiten que la vida prospere».

La proximidad del planeta a su estrella anfitriona también lo convierte en un laboratorio para estudiar los efectos de la radiación. Un mejor conocimiento de la conexión estrella-planeta debería traer una comprensión más profunda de cómo estos procesos afectan la diversidad de mundos observados en la galaxia.

El conjunto de hallazgos se detalla en cinco artículos científicos: 1, 2, 3, 4, 5.

Fuente: JWST. Edición: MP.

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