El Telescopio Espacial James Webb de Nasa/ESA/CSA ha encontrado evidencia definitiva de dióxido de carbono en la atmósfera de un planeta gigante gaseoso que orbita una estrella similar al Sol a 700 años luz de distancia. El resultado proporciona información importante sobre la composición y formación del planeta y es indicativo de la capacidad de Webb para detectar y medir también el dióxido de carbono en las atmósferas más delgadas de los planetas rocosos más pequeños.
WASP-39b es un gigante de gas caliente con una masa de aproximadamente una cuarta parte de la de Júpiter (casi la misma que la de Saturno) y un diámetro 1,3 veces mayor que el de Júpiter. Su extrema hinchazón está relacionada en parte con su alta temperatura (alrededor de 900°C). A diferencia de los gigantes gaseosos más fríos y compactos de nuestro Sistema Solar, WASP-39b orbita muy cerca de su estrella anfitriona, solo alrededor de una octava parte de la distancia entre el Sol y Mercurio, completando un circuito en poco más de cuatro días terrestres. El descubrimiento del planeta, informado en 2011, se basó en detecciones terrestres de la atenuación sutil y periódica de la luz de su estrella anfitriona a medida que el planeta transita o pasa frente a la estrella.
Los planetas en tránsito como WASP-39 b, cuyas órbitas observamos de canto en lugar de desde arriba, pueden brindar a los investigadores oportunidades ideales para sondear atmósferas planetarias.
Durante un tránsito, parte de la luz de las estrellas es eclipsada por el planeta por completo (lo que provoca la atenuación general) y parte se transmite a través de la atmósfera del planeta. La atmósfera filtra algunos colores más que otros, dependiendo de factores como de qué está hecha, qué tan espesa es y si hay nubes o no. (Observamos este efecto en nuestra propia atmósfera a medida que el color y la calidad de la luz del día cambian dependiendo de qué tan brumoso o húmedo esté el aire, o dónde esté el Sol en el cielo).
Debido a que diferentes gases absorben diferentes combinaciones de colores, los investigadores pueden analizar pequeñas diferencias en el brillo de la luz transmitida a lo largo de un espectro de longitudes de onda y, por lo tanto, determinar exactamente de qué está hecha una atmósfera. Con su combinación de atmósfera inflada y tránsitos frecuentes, WASP-39 b es un objetivo ideal para esta técnica, conocida como espectroscopia de transmisión. El equipo utilizó el espectrógrafo de infrarrojo cercano de Webb (NIRSpec) para realizar esta detección.
En el espectro resultante de la atmósfera del exoplaneta, la pequeña colina entre 4,1 y 4,6 micrones es cualquier cosa menos trivial para los investigadores de exoplanetas. Es la primera evidencia clara, detallada e indiscutible de dióxido de carbono jamás detectada en un planeta fuera del Sistema Solar. “Tan pronto como aparecieron los datos en mi pantalla, me atrapó la increíble función de dióxido de carbono”, dijo Zafar Rustamkulov, estudiante graduado de la Universidad Johns Hopkins en los Estados Unidos y miembro del equipo de exoplanetas en tránsito. «Fue un momento especial, cruzar un umbral importante en las ciencias de los exoplanetas».
Incluso sin la fuerte característica de dióxido de carbono, este espectro sería notable. Ningún observatorio ha medido antes diferencias tan sutiles en el brillo de tantos colores individuales en el rango de tres a 5,5 micrones en el espectro de transmisión de un exoplaneta. El acceso a esta parte del espectro es crucial para medir la abundancia de gases como el agua y el metano, así como el dióxido de carbono, que se cree que existen en las atmósferas de muchos tipos diferentes de exoplanetas.
«Detectar una señal tan clara de dióxido de carbono en WASP-39 b es un buen augurio para la detección de atmósferas en planetas más pequeños del tamaño de la Tierra», dijo Natalie Batalha de la Universidad de California en Santa Cruz, EEUU, quien dirige el equipo de investigadores estudiando exoplanetas en tránsito con Webb.
«Es sorprendente ver que el instrumento ESA NIRSpec produce estos increíbles datos tan temprano en la misión, cuando sabemos que aún podemos mejorar la calidad de los datos en el futuro», agregó Sarah Kendrew, científica de instrumentos y calibración Webb MIRI de ESA en Space Telescope Science. Instituto en Baltimore, Estados Unidos.
