Estamos entrando en un nuevo período de astronomía de exoplanetas, con un anuncio reciente de que el telescopio espacial James Webb ha detectado su primer exoplaneta. La promesa de Webb es que no solo podrá detectar exoplanetas sino también estudiar sus atmósferas, lo que marcaría un gran paso adelante en la ciencia de los exoplanetas.
Estudiar exoplanetas es extremadamente desafiante porque generalmente están demasiado lejos y son demasiado pequeños para observarlos directamente. Muy ocasionalmente, un telescopio puede obtener una imagen directa de un exoplaneta, pero la mayoría de las veces los investigadores tienen que inferir que un planeta está presente al observar la estrella alrededor de la cual orbita. Existen varios métodos para detectar planetas en función de sus efectos sobre una estrella, pero uno de los más utilizados es el método de tránsito, en el que un telescopio observa una estrella y busca una disminución muy pequeña en el brillo que ocurre cuando un planeta pasa entre la estrella y nosotros. Este es el método que usó Webb para detectar su primer exoplaneta, llamado LHS 475 b.
Sin embargo, el gran objetivo es que Webb detecte atmósferas de exoplanetas. Los investigadores pudieron recopilar algunos datos sobre la atmósfera del planeta recién detectado y descartar algunas posibilidades, pero aún no pueden determinar la composición exacta de su atmósfera. Eso se debe a que, por difícil que sea detectar un exoplaneta, estudiar su atmósfera es aún más difícil.
La forma en que Webb hace esto es usando un método llamado espectroscopia de tránsito. Al igual que usar el método de tránsito para detectar un exoplaneta, estudiar su atmósfera también depende del paso del planeta frente a su estrella (llamado tránsito). Cuando el planeta está frente a la estrella, una pequeña cantidad de luz proveniente de la estrella atravesará la atmósfera del planeta. Si los científicos pueden concentrarse en esa luz y dividirla en diferentes longitudes de onda, pueden ver qué longitudes de onda faltan, lo que indica qué longitudes de onda han sido absorbidas por algo en la atmósfera. Sabemos qué productos químicos absorben en qué longitudes de onda, por lo que esta información puede mostrar de qué está compuesta la atmósfera.
Sin embargo, tratar de reconstruir la información de un espectro de transmisión es complicado ya que el porcentaje de luz que se bloquea es muy bajo, alrededor del 0,1% del brillo de la estrella. Y ten en cuenta que esta es una estrella ubicada a 41 años luz de distancia. Si observa el espectro de transmisión del planeta detectado recientemente, que se muestra a continuación, puede ver los puntos de datos en blanco.
Las líneas de colores son posibles modelos de cómo podría ser la atmósfera, y los investigadores buscan la línea que mejor se ajuste. En este caso, puede ver que la atmósfera de metano, que se muestra en verde, claramente no es correcta, por lo que los investigadores saben que el planeta no tiene una atmósfera de metano. Pero podría no tener atmósfera (mostrada en amarillo, etiquetada como sin rasgos distintivos) o una atmósfera de dióxido de carbono. No hay suficientes datos para decir definitivamente, aunque los investigadores planean hacer más observaciones con Webb a finales de este año, lo que debería proporcionarles más datos.
Aunque todavía no podemos estar seguros de la atmósfera de este exoplaneta, esta investigación muestra cómo Webb debería poder analizar las atmósferas de los exoplanetas pronto. “Estamos a la vanguardia del estudio de pequeños exoplanetas rocosos”, dijo en un comunicado el investigador principal Jacob Lustig-Yaeger del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins. “Apenas hemos comenzado a arañar la superficie de cómo podrían ser sus atmósferas”.
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