ASTRONOMÍA. El JWST encuentra metano y CO2 en la atmósfera probable de un lejano mundo oceánico

James Web, El JWST encuentra metano y CO2 en la atmósfera probable de un lejano mundo oceánico

 

Impresión artística de K2-18 b y su estrella madre, el primer planeta en zona habitable donde se ha detectado vapor de agua y ahora se han añadido más gases. Ilustración: NASA, CSA, ESA, J. Olmsted (STScI), Ciencia: N. Madhusudhan (Universidad de Cambridge)

La detección de gases familiares se suma a la evidencia de que se trata de un mundo oceánico, pero es la señal no confirmada de una firma biológica lo que realmente podría convertirlo en histórico.

13 septiembre 2023.- El telescopio espacial James Webb (JWST) ha ampliado nuestro conocimiento sobre el primer planeta de la “zona habitable” más allá del Sistema Solar alrededor del cual detectamos agua atmosféricaEl espectro obtenido por el telescopio espacial muestra fuertes evidencias de dióxido de carbono y metano, ambos gases que pueden tener orígenes biológicos pero que también son comunes sin ellos. Más significativo, pero mucho más tentativo, también encontró indicios de sulfuro de dimetilo  (CH 3 ) 2 S, un gas que sólo producen los seres vivos, al menos en la Tierra.

La luz de su estrella madre K2-18 brilla a través de la atmósfera de K2-18b cada vez que pasa por la cara de la estrella desde nuestro punto de vista. Los gases en la atmósfera bloquean longitudes de onda específicas, creando una huella digital única que revela su presencia. 

El JWST ha utilizado esta huella digital para añadir metano y dióxido de carbono al agua previamente identificadaTambién descubrió que algo sucede a 3,3 µm, una de las longitudes de onda asociadas con el sulfuro de dimetilo, pero otros gases absorben en longitudes de onda lo suficientemente cercanas a esta que la detección es incierta.

Más observaciones pueden resolver esta cuestión. Cada vez que K2-18b pasa por su estrella, existe otra oportunidad de recolectar más luz, y la suma de estas observaciones podría generar una señal más clara. El análisis se realizó sobre observaciones de dos tránsitos, cada uno de los cuales arrojó el equivalente a ocho tránsitos observados por el Hubble.

Teniendo en cuenta el entusiasmo que ha generado entre los astrónomos, K2-18b realmente necesita un nombre más atractivo, aunque su designación alternativa (EPIC 201912552 b) es peor. Mientras tanto, sin embargo, no dejes que la aburrida nomenclatura te ciegue ante la importancia de este planeta. Desde su descubrimiento por la misión extendida Kepler, el planeta que orbita una estrella a 124 años luz de distancia ha sido marcado como algo especial, por lo que era inevitable que el JWST le diera prioridad para su atención.


El espectro detectado por el JWST y los gases asociados con los picos de absorción en estas longitudes de onda. Imagen: Créditos: Ilustración: NASA, CSA, ESA, R. Crawford (STScI), J. Olmsted (STScI), Ciencia: N. Madhusudhan (Universidad de Cambridge)


K2-18b tiene un radio 2,6 veces el tamaño de la Tierra, pero una masa 8,6 veces mayor. Eso lo hace menos denso que un planeta rocoso, pero más denso que un gigante gaseoso como Neptuno. Se cree que está cubierto de agua rodeado por una atmósfera espesa rica en hidrógeno. Los astrónomos han llamado a esta clase de planetas Hycean (océano de hidrógeno) y algunos piensan que podría ser más fácil encontrar signos de vida en sus atmósferas que en las de mundos más parecidos a la Tierra. K2-18b se considera el primer planeta probable de Hycean, pero hasta ahora su océano ha sido especulativo.

Los científicos planetarios predijeron que los planetas Hycean deberían tener metano y dióxido de carbono en sus atmósferas, pero poco o nada de amoníaco, y esto es lo que encontró el JWST. La combinación indica un planeta adecuado para la vida, pero necesitaremos encontrar moléculas más exóticas para saber que la biología ocurre allí. El sulfuro de dimetilo debería ser uno de los más fáciles de detectar.

En 2019, los estudios de la atmósfera de K2-18b utilizando el Hubble detectaron signos de vapor de agua, la primera vez que esto ocurría en un planeta lo suficientemente frío como para tener también un océano líquido. Sin embargo, todo esto fue lento. Los planetas en zonas habitables requieren órbitas más largas que los mundos sobrecalentados que encontramos con mayor facilidad. Incluso con una enana roja como estrella madre, hay una espera de 33 días entre tránsitos, lo que plantea un problema para el Hubble, que necesitaba combinar tantas oportunidades para tener siquiera la posibilidad de encontrar algo.

K2-18b se considera tan importante que las observaciones de tránsitos futuros se incluyen en el cronograma del JWST, a pesar de todas las llamadas competitivas en su horario. 

El estudio ha sido aceptado para The Astrophysical Journal Letters y una preimpresión está disponible en ArXiv.org 

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