El James Webb detecta por primera vez dióxido de azufre en un exoplaneta
Aunque en los últimos meses se han hecho famosas las
impresionantes imágenes del cosmos captadas por el telescopio espacial James
Webb (JWST), este gran observatorio de la NASA y la ESA acaba de obtener otra
primicia: la huella química de la atmósfera de un exoplaneta, donde se
encuentra por primera vez dióxido de azufre (SO2).
El conjunto de instrumentos altamente sensibles del
telescopio se enfocó en la atmósfera de un “saturno caliente”, un planeta tan
masivo como Saturno que orbita una estrella a unos 700 años luz de distancia,
conocido como WASP-39 b.
Si bien el Webb y otros telescopios espaciales,
incluidos el Hubble y el Spitzer, han revelado previamente compuestos aislados
de la atmósfera de este planeta caliente, las nuevas lecturas brindan un menú
completo de átomos, moléculas e incluso signos de química activa y de la
presencia de nubes. Los nuevos datos también dan una pista de cómo se verían
estas nubes de cerca: divididas en lugar de una capa única y uniforme sobre el
planeta.
“Observamos el exoplaneta con múltiples instrumentos
que, juntos, brindan una amplia franja del espectro infrarrojo y una panoplia
de huellas dactilares químicas inaccesibles hasta el JWST”, dice Natalie
Batalha, astrónoma de la Universidad de California en Santa Cruz (EE UU), quien
contribuyó y ayudó a coordinar la nueva investigación.
El conjunto de descubrimientos se detalla en un
conjunto de cinco nuevos artículos científicos, que se publicarán en una
revista de alto impacto y se hacen ahora disponibles. Entre las revelaciones
sin precedentes se encuentra la primera detección en la atmósfera de un
exoplaneta de dióxido de azufre, 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.
“En los
primeros datos vimos una señal muy peculiar en la atmósfera de este planeta
cuyo origen no logramos entender. Ahora, con este análisis, hemos podido
inferir que se trataba de la huella que deja el dióxido de azufre producido por
la alta radiación que el planeta recibe de su estrella en las capas altas de la
atmósfera”, indica Jorge LilloBox, investigador postdoctoral del Centro de
Astrobiología (CAB, CSIC-INTA) que ha participado en el estudio.
Según 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, “Esta es la primera
vez que vemos evidencia concreta de fotoquímica (reacciones químicas iniciadas
por luz estelar energética) en exoplanetas”.
La detección de dióxido de azufre en la atmósfera de
WASP-39 b supone la primera evidencia de fotoquímica (reacciones químicas
iniciadas por luz estelar energética) en exoplanetas
A una temperatura estimada de 1.600 grados
Fahrenheit (900 grados Celsius) y una atmósfera compuesta principalmente de
hidrógeno, no se cree que WASP-39 b sea habitable. Pero el nuevo trabajo señala
el camino para encontrar potenciales rastros de vida en un planeta habitable.
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 crean la diversidad de planetas observados en la galaxia.
La presencia
de dióxido de azufre (SO2) en la atmósfera de WASP-39b solo se puede explicar
por la fotoquímica: reacciones químicas desencadenadas por partículas de luz estelar
de alta energía. La fotoquímica es esencial para procesos en la Tierra clave
para la vida como la fotosíntesis y la generación de nuestra capa de ozono.
NASA / JPL-Caltech / Robert Hurt; Centro de Astrofísica-Harvard &
Smithsonian / Melissa Weiss. Traducción y adaptación al español: Jorge
Lillo-Box / CAB
Además de sodio, potasio y agua, el telescopio Webb
también vio dióxido de carbono a una resolución alta, proporcionando el doble
de datos que los informados en sus observaciones anteriores.
Mientras tanto, se detectó monóxido de carbono, pero
las firmas obvias de metano y sulfuro de hidrógeno estaban ausentes de los
datos de Webb. Si están presentes, estas moléculas se encuentran en niveles muy
bajos, un hallazgo significativo para los científicos que realizan inventarios
de la química de los exoplanetas para comprender mejor la formación y el
desarrollo de estos mundos distantes.
Webb observa el universo en luz infrarroja, en el
extremo rojo del espectro de luz más allá de lo que pueden ver los ojos
humanos; eso permite que el telescopio recoja huellas químicas que no se pueden
detectar en la luz visible. En total se han utilizado tres instrumentos para
caracterizar en profundidad la atmósfera de este planeta en el rango
infrarrojo: NIRSpec, NIRCam y NIRIS.
Con sus 900 ºC y una atmósfera rica en hidrógeno, no
se cree que WASP-39 b sea habitable, pero el nuevo trabajo señala el camino
para encontrar potenciales rastros de vida en un planeta habitable
“Realmente se pueden restringir con precisión las
propiedades de estos planetas al tener un espectro tan amplio”, señala Adina
Feinstein, estudiante de posgrado de la Universidad de Chicago y primera autora
del artículo que se enfoca en las observaciones de espectro usando NIRISS,
“entonces comienzas a obtener una imagen completa [de las atmósferas] que no
podías obtener antes”.
Parte de la luz de la estrella se filtra a través de
la atmósfera del planeta cuando este pasa por delante, y las diferentes
sustancias químicas atmosféricas absorben distintos colores del espectro de luz
estelar. Los colores que faltan indican a los astrónomos qué moléculas están
presentes.
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