El telescopio espacial James Webb de la NASA acaba de conseguir otra primicia: un perfil molecular y químico de los cielos de un mundo lejano.
Mientras que el Webb y otros telescopios espaciales, como el Hubble y el Spitzer de la NASA, han revelado anteriormente ingredientes aislados de la atmósfera de este planeta en ebullición, las nuevas lecturas del Webb proporcionan un menú completo de átomos, moléculas e incluso signos de química activa y nubes.
Puede leer también | El telescopio James Webb toma una imagen impresionante de la Galaxia Cartwheel
Los últimos datos también dan una pista de cómo podrían ser estas nubes de cerca: fragmentadas en lugar de un manto único y uniforme sobre el planeta.
El conjunto de instrumentos de alta sensibilidad del telescopio se ha dirigido a la atmósfera de WASP-39 b, un "Saturno caliente" (un planeta con una masa similar a la de Saturno pero con una órbita más estrecha que la de Mercurio) que orbita alrededor de una estrella situada a unos 700 años luz.
Los hallazgos son un buen augurio de la capacidad de los instrumentos de Webb para llevar a cabo la amplia gama de investigaciones de todos los tipos de exoplanetas -planetas alrededor de otras estrellas- que espera la comunidad científica. Esto incluye la exploración de las atmósferas de planetas rocosos más pequeños, como los del sistema TRAPPIST-1.
Puede leer también | LA NASA : la empresa Canoo gana el contrato del vehículo de transporte de la tripulación Artemis
"Observamos el exoplaneta con múltiples instrumentos que, en conjunto, proporcionan una amplia franja del espectro infrarrojo y una panoplia de huellas químicas inaccesibles hasta [esta misión]", dijo Natalie Batalha, astrónoma de la Universidad de California en Santa Cruz, que contribuyó y ayudó a coordinar la nueva investigación. "Datos como estos cambian las reglas del juego".
El conjunto de descubrimientos se detalla en un conjunto de cinco nuevos artículos científicos, tres de los cuales están en prensa y dos en revisión. Entre las revelaciones sin precedentes se encuentra la primera detección en la atmósfera de un exoplaneta de dióxido de azufre (SO2), una molécula producida por reacciones químicas desencadenadas por la luz de alta energía de la estrella madre del planeta. En la Tierra, la capa protectora de ozono de la atmósfera superior se crea de forma similar.
Puede leer también | La NASA produce oxígeno respirable en Marte
"Es la primera vez que vemos pruebas concretas de la fotoquímica -reacciones químicas iniciadas por la luz estelar energética- en los exoplanetas", afirma Shang-Min Tsai, investigador de la Universidad de Oxford (Reino Unido) y autor principal del artículo que explica el origen del dióxido de azufre en la atmósfera de WASP-39 b. "Considero que se trata de una perspectiva realmente prometedora para avanzar en nuestra comprensión de las atmósferas de los exoplanetas con [esta misión]".
Esto condujo a otra primicia: los científicos aplicaron modelos informáticos de fotoquímica a datos que requieren dicha física para ser explicados completamente. Las mejoras resultantes en la modelización ayudarán a crear los conocimientos tecnológicos necesarios para interpretar los posibles indicios de habitabilidad en el futuro.
"Los planetas se esculpen y transforman al orbitar dentro del baño de radiación de la estrella anfitriona", dijo Batalha. "En la Tierra, esas transformaciones permiten que la vida prospere".
La proximidad del planeta a su estrella anfitriona -ocho veces más cerca que Mercurio de nuestro Sol- también lo convierte en un laboratorio para estudiar los efectos de la radiación de las estrellas anfitrionas en los exoplanetas. Un mejor conocimiento de la conexión estrella-planeta debería permitir comprender mejor cómo estos procesos afectan a la diversidad de planetas observados en la galaxia.
Puede leer también | Space X, volverá a llevar astronautas a la Luna, gracias a un contrato con la NASA
Para ver la luz de WASP-39 b, Webb rastreó el planeta mientras pasaba por delante de su estrella, permitiendo que parte de la luz de la estrella se filtrara a través de la atmósfera del planeta. Los distintos tipos de sustancias químicas de la atmósfera absorben diferentes colores del espectro de la luz estelar, por lo que los colores que faltan indican a los astrónomos qué moléculas están presentes. Al observar el universo en luz infrarroja, Webb puede captar huellas químicas que no pueden detectarse en luz visible.
Otros componentes atmosféricos detectados por el telescopio Webb son el sodio (Na), el potasio (K) y el vapor de agua (H2O), lo que confirma las observaciones anteriores realizadas con telescopios espaciales y terrestres, así como el hallazgo de otras huellas dactilares de agua, en estas longitudes de onda más largas, que no se habían visto antes.
Webb también observó el dióxido de carbono (CO2) a mayor resolución, proporcionando el doble de datos que los reportados en sus observaciones anteriores. Por otra parte, se detectó monóxido de carbono (CO), pero los datos del Webb no mostraron señales evidentes de metano (CH4) ni de sulfuro de hidrógeno (H2S). Si están presentes, estas moléculas se encuentran en niveles muy bajos.
Para captar este amplio espectro de la atmósfera de WASP-39 b, un equipo internacional de cientos de personas analizó de forma independiente los datos de cuatro de los modos de instrumentos finamente calibrados del telescopio Webb.
"Habíamos predicho lo que [el telescopio] nos mostraría, pero era más preciso, más diverso y más bello de lo que realmente creía que sería", dijo Hannah Wakeford, astrofísica de la Universidad de Bristol (Reino Unido) que investiga las atmósferas de los exoplanetas.
Disponer de una lista tan completa de ingredientes químicos en la atmósfera de un exoplaneta también permite a los científicos conocer la abundancia de los distintos elementos en relación con los demás, como las proporciones de carbono-oxígeno o potasio-oxígeno. Esto, a su vez, permite comprender cómo se formó este planeta -y quizás otros- a partir del disco de gas y polvo que rodea a la estrella madre en sus primeros años.
El inventario químico de WASP-39 b sugiere una historia de aplastamientos y fusiones de cuerpos más pequeños, llamados planetesimales, para crear un planeta finalmente gigantesco.
"La abundancia de azufre [en relación con] el hidrógeno indica que el planeta presumiblemente experimentó una acreción significativa de planetesimales que pueden aportar [estos ingredientes] a la atmósfera", dijo Kazumasa Ohno, un investigador de exoplanetas de la UC Santa Cruz que trabajó en los datos de Webb. "Los datos también indican que el oxígeno es mucho más abundante que el carbono en la atmósfera. Esto indica potencialmente que WASP-39 b se formó originalmente lejos de la estrella central".
Al analizar con tanta precisión la atmósfera de un exoplaneta, los instrumentos del telescopio Webb superaron con creces las expectativas de los científicos, y prometen una nueva fase de exploración entre la amplia variedad de exoplanetas de la galaxia.
"Vamos a poder ver el panorama general de las atmósferas de los exoplanetas", dijo Laura Flagg, investigadora de la Universidad de Cornell y miembro del equipo internacional. "Es increíblemente emocionante saber que todo se va a reescribir. Esa es una de las mejores partes de ser científico".
El telescopio espacial James Webb es el principal observatorio científico espacial del mundo. Webb resolverá los misterios de nuestro sistema solar, mirará más allá, a mundos lejanos alrededor de otras estrellas, e investigará las misteriosas estructuras y orígenes de nuestro universo y nuestro lugar en él. Webb es un programa internacional dirigido por la NASA con sus socios, la ESA (Agencia Espacial Europea) y la CSA (Agencia Espacial Canadiense).
Creditos: Nasa
