- El telescopio espacial James Webb diseñado para analizar la emisión infrarroja de objetos fríos muy distantes, como los planetas extrasolares o exoplanetas.
- Científicos descubrieron que el exoplaneta VHS 1256b contiene granos de arena en su atmósfera, así como agua, metano y monóxido de carbono.
- Se trata del mayor número de moléculas identificadas al mismo tiempo en un planeta extrasolar.
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Ya sabíamos de la capacidad del telescopio espacial James Webb para registrar imágenes sin precedentes, tanto del cielo profundo como de nuestros planetas vecinos en el Sistema Solar.
Sin embargo, no es solo capaz de obtener estas fotografías. También fue diseñado para analizar la emisión infrarroja de objetos fríos muy distantes. Por ejemplo, los planetas extrasolares o exoplanetas.
Tras el estudio del espectro de emisión del exoplaneta VHS 1256b —situado a 40 años luz de la Tierra y 19 veces más grande que Júpiter—, un equipo internacional de investigadores llegó a la siguiente conclusión: este planeta extrasolar gigante contiene granos de arena en su atmósfera, así como agua, metano y monóxido de carbono.
Se trata de la primera vez que se logran identificar al mismo tiempo un número tan alto de moléculas en un planeta fuera del Sistema Solar.
Más allá del Sistema Solar
Desde la primaria estudiamos los planetas del Sistema Solar. De este selecto grupo de ocho (Plutón pasó a ser considerado un planeta enano, aunque todavía existe controversia), cuatro son planetas rocosos: Mercurio, Venus, la Tierra y Marte. Los otros cuatro, los más alejados del Sol, son gigantes gaseosos: Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno.
En la antigüedad se les denominaba «estrellas errantes» porque su posición en el firmamento no era constante.
Aunque los astrónomos suponían la existencia de planetas fuera del Sistema Solar, no fue hasta el 6 de octubre de 1995 cuando se descubrió el primer exoplaneta. Este orbitaba una estrella de la secuencia principal.
Se trataba del exoplaneta 51 Pegasi b, más grande que Júpiter y que gira alrededor de la estrella Helvetios, a unos 50 años luz de nosotros.
Los hallazgos no dejaron de aumentar. Por ejemplo, la supertierra Gliese 876 d —uno de los primeros exoplanetas terrestres— y el sistema planetario TRAPPIST-1.
La imagen superior es curiosa: siete exoplanetas rocosos, de tamaño similar a la Tierra, orbitan alrededor de una estrella enana roja. La distancia de estos planetas a su estrella es mucho menor que la del planeta Mercurio al Sol.
Un año en el planeta más lejano (TRAPPIST-1h) tiene una duración de 18.8 días terrestres, mientras que el más cercano (TRAPPIST-1b) completa una revolución en tan solo 1.5 días.
Un estudio reciente de TRAPPIST-1b —basado en los datos de emisión infrarroja recogidos por el James Webb— muestra a un exoplaneta sin atmósfera significativa con una temperatura de hasta 230ºC en su lado diurno.
Hasta el año 2022, la NASA confirmó unos 5,000 exoplanetas de entre los cientos de miles de millones que puede albergar nuestra galaxia.
Recientemente, el hallazgo del exoplaneta TOI 700 e (de tamaño similar a la Tierra y dentro de la llamada zona habitable) ha cobrado importancia, ya que podría albergar agua líquida en su superficie. Son los planetas perfectos para el desarrollo de la vida, tal como la conocemos.
Métodos para detectar exoplanetas
Es probable que tengamos en mente alguna imagen de un planeta del Sistema Solar capturada por potentes telescopios terrestres o espaciales, capaces de capturar la luz reflejada por tales objetos fríos.
Por ejemplo, en esta fotografía de Júpiter tomada por el telescopio espacial Hubble (y registrada en el visible, infrarrojo y ultravioleta) se pueden apreciar detalles sin precedentes de este gigante gaseoso.
El problema de este método de detección directa radica en la dificultad de captar la luz tan tenue reflejada por un exoplaneta lejano. En ellos, en la mayoría de los casos, serían opacados por la estrella madre.
Aun así, los astrónomos fueron capaces de fotografiar un planeta extrasolar (2M1207b) orbitando alrededor de su estrella (2M1207).
Por otro lado, existen métodos indirectos de detección ampliamente utilizados en astronomía. Destacan dos:
- Velocidades radiales: Basado en las variaciones de velocidad de una estrella central por efecto gravitacional de un planeta (en principio, invisible) orbitando en torno a ella. Este método ha resultado muy útil para detectar exoplanetas de mayor tamaño cercanos a su estrella central.
- Tránsitos: Consiste en observar la disminución de la intensidad de la luz de una estrella cuando un exoplaneta orbita frente de ella. También ha sido muy exitoso a la hora de hallar planetas extrasolares de gran tamaño.
El turbulento exoplaneta VHS 1256b
El exoplaneta VHS 1256b orbita sus dos estrellas a una distancia cuatro veces mayor de lo que Plutón lo hace alrededor del Sol. Completando una revolución en 10,000 años.
En consecuencia, la luz emitida por su atmósfera no va a mezclarse con la de sus estrellas madres. Esto permite obtener resultados muy confiables de su composición y dinámica.
Por otro lado, el telescopio James Webb no ha analizado este planeta mediante los métodos indirectos descritos anteriormente.
En su lugar, ha registrado el espectro de emisión de su turbulenta atmósfera (que alcanzan temperaturas de 815 ⁰C) mediante dos de sus instrumentos a bordo.
De esta manera, el gráfico de la figura superior muestra la radiación emitida por VHS 1256b, frente a las longitudes de onda en el infrarrojo en las que operan los instrumentos NIRSpec (eje horizontal, desde 1 hasta 5 micras) y MIRI (desde 5 hasta 28 micras).
Es notorio que, para unos rangos específicos de longitudes de onda, la curva presenta unos máximos de emisión (asociados con los distintos compuestos químicos presentes en la atmósfera del exoplaneta).
En particular, el James Webb ha sido capaz de identificar agua, metano, monóxido de carbono y silicatos en la atmósfera de VHS 1256b.
La presencia de estos granos de silicatos de mayor tamaño es lo que los científicos autores de este hallazgo catalogan como partículas de arena muy calientes. Por otro lado, los granos más finos podrían asemejarse a partículas diminutas en el humo.
Se trata del mayor número de moléculas identificadas al mismo tiempo en un planeta extrasolar. Esto por el amplio rango de longitudes de onda en el infrarrojo que los instrumentos NIRSpec y MIRI pueden medir.
¿Logrará el telescopio James Webb detectar otras moléculas como el oxígeno o el dióxido de carbono en la atmósfera de planetas muy lejanos? Casi con toda seguridad, se trata de una cuestión de tiempo.
Este artículo se publicó originalmente en The Conversation.
*The Conversation es una fuente independiente y sin fines de lucro de noticias, análisis y comentarios de expertos académicos.
*Óscar del Barco Novillo es profesor ayudante doctor del Departamento de Física Aplicada en la Universidad de Zaragoza.
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