Antes de que Collin Cherubim dirigiera un telescopio hacia LHS 1140 b, hizo los cálculos. El modelo que construyó con sus coautores predijo que este planeta rocoso, a 48 años luz de distancia, tenía una atmósfera superior rica en helio que se escapaba lentamente hacia el espacio. Uno de sus propios asesores se mostró escéptico de que una predicción basada en cálculos matemáticos pudiera confirmarse en un mundo rocoso.
Las observaciones desde un telescopio en Chile coincidieron con la predicción, brindando a los astrónomos su primera evidencia de una atmósfera alrededor de un planeta rocoso dentro de la zona habitable de otra estrella, la región donde las temperaturas podrían permitir agua líquida en las condiciones adecuadas.
Los hallazgos, publicados en Science, provienen de un equipo dirigido por Cherubim, quien completó el trabajo mientras obtenía su doctorado. en Harvard, junto con investigadores de Carnegie Science y varias otras instituciones.
“Una atmósfera es esencial para que un planeta sustente la vida tal como la conocemos”, dijo Cherubim en un comunicado de prensa. “Esta es la primera vez que alguien encuentra una atmósfera en un planeta rocoso en la zona habitable de otra estrella”.
Cómo los astrónomos confirmaron la atmósfera de un exoplaneta
LHS 1140 b es una súper Tierra con aproximadamente 5,6 veces la masa de la Tierra y 1,7 veces su radio. Gira alrededor de una pequeña y fría estrella enana roja cada 24,7 días y recibe aproximadamente el 42 por ciento de la radiación estelar que la Tierra.
En lugar de buscar agua o dióxido de carbono, cuyas señales son extremadamente difíciles de detectar en las atmósferas inferiores de los planetas de la zona habitable, el equipo buscó helio que escapaba de altitudes más altas.
Los investigadores utilizaron el espectrógrafo WINERED del Telescopio Magellan Clay en Chile para observar el sistema en 2024. También detectaron una alineación: LHS 1140 b y un planeta vecino más pequeño cruzaron su estrella la misma noche.
Sólo LHS 1140 b mostró evidencia de atmósfera. Su espectro contenía la firma del helio que se escapa al espacio, y el planeta vecino no mostró ninguna señal comparable.
“Esta fue una evidencia clara de una atmósfera en un exoplaneta de la zona habitable”, dijo el coautor del estudio Shreyas Vissapragada en un comunicado de prensa separado. “Fue absolutamente emocionante ver los espectros de tránsito y poco a poco darnos cuenta de las implicaciones de lo que estábamos viendo”.
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Por qué un asesor escéptico cambió de opinión
David Charbonneau, uno de los asesores de Cherubim y jefe del departamento de astronomía de Harvard, inicialmente dudó del plan. La predicción provino de un modelo matemático, y nadie había observado antes este tipo de señal de helio alrededor de un mundo rocoso.
“Collin analizó los planetas que conocíamos y predijo que éste tendría una atmósfera de helio”, dijo Charbonneau. “Luego organizó el tiempo del telescopio, obtuvo los datos y la detección fue estadísticamente sólida”.
Robin Wordsworth, otro de los asesores de Cherubim, situó el resultado dos décadas después del descubrimiento de exoplanetas. Los astrónomos primero se preguntaron si existían planetas rocosos más allá de nuestro Sistema Solar, luego descubrieron que eran comunes y que algunos orbitaban dentro de zonas habitables.
“La siguiente pregunta era si alguno de ellos había logrado mantener la atmósfera”, dijo Wordsworth en el comunicado de prensa. “Ahora sabemos que al menos uno lo ha hecho”.
Por qué el helio que se escapa cambió en un año
Cuando los investigadores observaron LHS 1140 b nuevamente en 2025, no detectaron escapes de helio, lo que sugiere que el escape atmosférico varía con el tiempo en lugar de ocurrir a un ritmo constante.
El equipo concluyó que los rayos X estelares y la radiación ultravioleta extrema calentaron la atmósfera superior del planeta y llevaron helio al espacio durante las observaciones de 2024. Por qué la señal estuvo ausente el año siguiente sigue siendo una pregunta abierta.
“Es un raro privilegio ser testigo del cambio de la atmósfera de un planeta extrasolar en escalas de tiempo humanas tan cortas”, dijo Vissapragada.
Los modelos sugieren que LHS 1140 b tiene una atmósfera en capas con una región superior rica en helio y pobre en hidrógeno, mientras que moléculas como el agua pueden permanecer atrapadas más cerca de la superficie. Es probable que la atmósfera también haya sobrevivido durante más de 3 mil millones de años.
Los astrónomos aún no saben si el planeta tiene océanos o condiciones adecuadas para la vida. Pero su atmósfera de larga vida lo convierte en un objetivo valioso para futuras observaciones.
“Esta ha sido una validación del modelo y, con suerte, es sólo la primera de muchas más observaciones por venir”, concluyó Cherubim.
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