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Averiguan la composición química detallada de un planeta a 700 años-luz

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El telescopio espacial James Webb acaba de anotarse otra primicia: el perfil químico en profundidad de la atmósfera de un mundo distante.

 

El Webb (de la NASA, la Agencia Espacial Europea (ESA) y la Agencia Espacial Canadiense (CSA)) y otros telescopios espaciales, incluyendo el Hubble y el Spitzer, previamente revelaron ingredientes aislados de la atmósfera de este planeta. Sin embargo, las nuevas lecturas del Webb proporcionan un menú completo de elementos químicos, sustancias e incluso señales de actividad química y de nubosidad.

 

Los datos más recientes, obtenidos y analizados en varios estudios, también ofrecen una pista de cómo serían estas nubes vistas de cerca: fragmentadas en vez de conformar un solo manto uniforme sobre el planeta.

 

El conjunto de instrumentos altamente sensibles del telescopio se entrenó en la atmósfera de WASP-39 b, un “Saturno caliente” (un planeta casi tan masivo como Saturno pero en una órbita más reducida que la de Mercurio) que gira alrededor de una estrella situada a unos 700 años-luz de distancia de nosotros.

 

Estos hallazgos son un buen pronóstico de la capacidad de los instrumentos del Webb para llevar a cabo una amplia gama de investigaciones sobre todo tipo de exoplanetas (planetas de fuera de nuestro sistema solar). Eso incluye examinar las atmósferas de planetas rocosos más pequeños, potencialmente similares a la Tierra y acaso hasta con vida, como es el caso del sistema TRAPPIST-1.

 

“Observamos el exoplaneta con diferentes instrumentos que, en conjunto, captan una amplia franja del espectro infrarrojo y un conjunto de huellas químicas que eran inaccesibles hasta esta misión]”, explica Natalie Batalha, astrónoma de la Universidad de California en Santa Cruz (Estados Unidos).

 

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Recreación artística de WASP-39 b y de la detección en su atmósfera de sodio, potasio, agua, dióxido de carbono, monóxido de carbono y dióxido de azufre. (Imagen: Melissa Weiss / Center for Astrophysics / Harvard & Smithsonian. CC BY-NC)

 

Entre los nuevos descubrimientos, está la primera detección de dióxido de azufre en la atmósfera de un exoplaneta. Esta sustancia se produce a partir de reacciones químicas desencadenadas por la luz de alta energía de la estrella anfitriona de este planeta. En la Tierra, la capa protectora de ozono en la atmósfera superior se crea mediante un mecanismo parecido.

 

“Esta es la primera vez que vemos evidencia concreta de actividad fotoquímica (reacciones químicas iniciadas por luz estelar de gran energía) en exoplanetas”, destaca Shang-Min Tsai, investigador de la Universidad de Oxford en el Reino Unido y coautor de un estudio que explica el origen del dióxido de azufre en la atmósfera de WASP-39 b.

 

La proximidad del planeta WASP-39 b a su estrella anfitriona (ocho veces más cerca que Mercurio a nuestro Sol) también lo convierte en un laboratorio para estudiar los efectos de la radiación de las estrellas sobre sus planetas.

 

Para ver la luz de WASP-39 b, Webb rastreó el planeta mientras pasaba frente a su estrella, permitiendo que parte de la luz de la estrella se filtrara a través de la atmósfera del planeta. Las diferentes clases de sustancias químicas en la atmósfera absorben diferentes colores del espectro de la luz estelar, por lo que los colores que faltan les indican a los astrónomos qué sustancias están presentes. Al ver el universo en luz infrarroja, Webb puede captar señales químicas que no se pueden detectar en la luz visible.

 

Otros constituyentes atmosféricos detectados por el telescopio Webb son sodio, potasio y vapor de agua, lo que confirma las observaciones anteriores de telescopios espaciales y terrestres, así como el hallazgo de señales adicionales de agua, en estas longitudes de onda más largas, que no se han visto antes.

 

Webb también observó dióxido de carbono (CO2) con una mayor resolución, proporcionando el doble de datos que los reportados en sus observaciones anteriores. Entretanto, se detectó monóxido de carbono (CO). Sin embargo, no se captaron huellas evidentes de metano ni de sulfuro de hidrógeno. Si esas sustancias están presentes, debe ser en cantidades minúsculas.

 

El poseer una lista tan completa de los ingredientes químicos en la atmósfera de un exoplaneta también permite hacerse una idea de la abundancia de diferentes elementos químicos. Las diferencias entre sustancias en cuanto a abundancia ayudan a deducir cómo este planeta —y tal vez otros— se formaron a partir del disco de gas y polvo que rodeaba a la estrella anfitriona en su juventud.

 

El inventario químico de WASP-39 b sugiere una historia de choques y fusiones de cuerpos más pequeños llamados planetesimales para finalmente crear un planeta colosal.

 

“La abundancia de azufre en relación con el hidrógeno indicó que el planeta presumiblemente experimentó una acreción significativa de planetesimales que pueden llevar esos ingredientes a la atmósfera”, explica Kazumasa Ohno, de la Universidad de California en Santa Cruz, quien trabajó en los datos de Webb. “Estos datos también indican que el oxígeno en la atmósfera es mucho más abundante que el carbono. Esto potencialmente indicaría que WASP-39 b originalmente se formó lejos de la estrella central”.

 

 

(Fuente: NASA)