Por primera vez, JWST confirma una atmósfera en un exoplaneta rocoso
Observaciones históricas realizadas por el Telescopio Espacial James Webb revelan signos de una atmósfera en la inhóspita y caliente súper Tierra 55 Cancri e
Un concepto artístico del exoplaneta rocoso 55 Cancri e, basado en mediciones del Telescopio Espacial James Webb de la NASA y otros observatorios, que sugiere que el mundo tiene una atmósfera significativa y rica en carbono.
NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI)
Los astrónomos afirman que han utilizado el Telescopio Espacial James Webb (JWST) para detectar por primera vez una atmósfera que rodea un planeta rocoso fuera del Sistema Solar. Aunque este planeta no puede albergar vida tal como la conocemos, en parte porque probablemente esté cubierto por un océano de magma, los científicos podrían aprender algo de él sobre la historia temprana de la Tierra, que también es un planeta rocoso y una vez estuvo fundido.
Encontrar una envoltura gaseosa alrededor de un planeta similar a la Tierra es un gran hito en la investigación de exoplanetas, dice Sara Seager, científica planetaria del Instituto Tecnológico de Massachusetts en Cambridge, que no participó en la investigación. La delgada atmósfera de la Tierra es crucial para el sustento de la vida, y poder detectar atmósferas en planetas terrestres similares es un paso importante en la búsqueda de vida más allá del Sistema Solar.
El planeta investigado por JWST, llamado 55 Cancri e, orbita una estrella similar al Sol a 12,6 pársecs de distancia y se considera una súper Tierra, un planeta terrestre un poco más grande que la Tierra (en este caso, con aproximadamente el doble de radio de la Tierra y más de ocho veces más pesado. Según un artículo publicado hoy en Naturalezasu atmósfera es probablemente rica en dióxido de carbono o monóxido de carbono y tiene un espesor que representa “hasta un pequeño porcentaje” del radio del planeta.
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Un planeta misterioso
Otra razón por la que 55 Cancri e es inhabitable es que está muy cerca de su estrella, alrededor de una sexagésima quinta parte de la distancia entre la Tierra y el Sol. Y, sin embargo, “es quizás el planeta rocoso más estudiado”, afirma Aaron Bello-Arufe, astrofísico del Jet Propulsion Laboratory (JPL) de Pasadena, California, y coautor del artículo. Su estrella anfitriona es brillante en nuestro cielo nocturno y, debido a que es grande para ser un planeta rocoso, es más fácil de estudiar que otros planetas fuera del Sistema Solar. “Todos los telescopios o instrumentos que se puedan imaginar en astronomía han apuntado a este planeta en algún momento”, dice Bello-Arufe.
55 Cancri e fue tan bien estudiado que después JWST se lanzó en diciembre de 2021, los ingenieros apuntaron hacia allí los espectrómetros infrarrojos del observatorio para realizar pruebas. Estos instrumentos pueden detectar las huellas químicas de los gases que giran alrededor de los planetas mientras absorben longitudes de onda infrarrojas de la luz de las estrellas. Bello-Arufe y sus colegas decidieron entonces profundizar más para confirmar si el planeta tenía atmósfera.
Antes de las últimas observaciones, los astrónomos habían cambiado de opinión unas 55 Cancri e innumerables veces. El planeta fue descubierto en 2004. Al principio, los investigadores pensaron que probablemente se trataba del núcleo de un gigante gaseoso similar a Júpiter. Pero en 2011, el Telescopio Espacial Spitzer observó el planeta mientras pasaba frente a su estrella, y los investigadores descubrieron que 55 Cancri e es, de hecho, mucho más pequeño y más denso que un gigante gaseoso, lo que la convierte en una súper Tierra rocosa.
Algunos años más tarde, los investigadores notaron que 55 Cancri e era más frío de lo que debería haber sido para un planeta tan cercano a su estrella, lo que indica que probablemente tenga atmósfera. Una hipótesis era que el planeta es un ‘mundo acuático’ envuelto por moléculas de agua supercríticas; otra fue que está rodeado por una atmósfera primordial y expansiva compuesta principalmente de hidrógeno y helio. Pero estas ideas finalmente fueron refutadas.
Un planeta tan cerca de su estrella sería bombardeado por vientos estelares y tendría dificultades para retener moléculas volátiles en su atmósfera, dice Renyu Hu, científico planetario del JPL y coautor del último estudio. Quedan dos posibilidades, afirma. La primera fue que el planeta está completamente seco, con una atmósfera ultrafina de roca vaporizada. La segunda es que tiene una atmósfera espesa compuesta de moléculas volátiles más pesadas que no se desvanecen fácilmente.
Una imagen más clara
Los últimos datos indican que la atmósfera de 55 Cancri e contiene gases a base de carbono, lo que apunta a la opción dos. El equipo recopiló evidencia auténtica de una atmósfera, dice Seager, pero se necesitan más observaciones para determinar su composición completa, las cantidades relativas de gases presentes y su espesor preciso.
Laura Schaefer, geóloga planetaria de la Universidad de Stanford en California, está interesada en aprender cómo interactúa la atmósfera de 55 Cancri e con los materiales debajo de la superficie del planeta. Todavía es posible que los vientos estelares estén erosionando la atmósfera, dicen los autores del estudio, pero los gases podrían reponerse mediante el derretimiento y la desgasificación de las rocas en el océano de magma.
“La Tierra probablemente pasó por al menos una etapa de magma-océano, tal vez varias”, dice Schaefer. “Tener ejemplos actuales reales de océanos de magma puede ayudarnos a comprender la historia temprana de nuestro Sistema Solar”.
Este artículo se reproduce con permiso y fue publicado por primera vez el 8 de mayo de 2024.