El telescopio espacial James Webb de la Nasa 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 Spitzer de la Nasa, han revelado previamente ingredientes aislados de la atmósfera de este planeta en llamas, las nuevas lecturas de Webb proporcionan 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. El conjunto de instrumentos altamente sensibles del telescopio se dirigió a la atmósfera de WASP-39 b, un «Saturno caliente» (un planeta tan masivo como Saturno, pero en una órbita más estrecha que Mercurio) que orbita una estrella a unos 700 años luz de distancia.
Los hallazgos son un buen augurio para la capacidad de los instrumentos de Webb para realizar la amplia gama de investigaciones de todo tipo de exoplanetas (planetas alrededor de otras estrellas) que espera la comunidad científica. Eso incluye sondear las atmósferas de planetas rocosos más pequeños 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 huellas dactilares 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».
El conjunto de descubrimientos se detalla en un conjunto de cinco nuevos artículos científicos, tres de los cuales están en prensa y dos en proceso de 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 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 otra primicia: los científicos aplicaron 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.
“Los planetas son esculpidos y transformados 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 traer una comprensión más profunda de cómo estos procesos afectan la diversidad de planetas observados en la galaxia.
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. Al observar el universo en luz infrarroja, Webb puede detectar huellas dactilares químicas que no se pueden detectar en luz visible.
Otros componentes atmosféricos detectados por el telescopio Webb incluyen sodio (Na), potasio (K) y vapor de agua (H2O), lo que confirma observaciones previas del telescopio espacial y terrestre, así como también encuentra huellas dactilares adicionales de agua, en estas longitudes de onda más largas, que no se han visto antes.
Webb también vio dióxido de carbono (CO2) a mayor resolución, proporcionando el doble de datos que los informados en sus observaciones anteriores. Mientras tanto, se detectó monóxido de carbono (CO), pero las firmas obvias de metano (CH 4 ) y sulfuro de hidrógeno (H 2 S) estaban ausentes de los datos de Webb. Si están presentes, estas moléculas se producen en niveles muy bajos.
Para capturar este amplio espectro de la atmósfera de WASP-39 b, un equipo internacional de científicos analizó de forma independiente los datos de cuatro de los modos de instrumentos finamente calibrados del telescopio Webb.
