ASTRONOMÍA. El telescopio espacial James Webb confirma la existencia de atmósfera en un exoplaneta similar a la Tierra

El telescopio espacial James Webb confirma la atmósfera en un exoplaneta similar a la Tierra

 

El planeta 55 Cancri e (impresión artística) orbita muy cerca de su estrella. Fuente: Mark Garlick/Biblioteca de fotografías científicas

55 Cancri e es demasiado caliente para sustentar la vida tal como la conocemos, pero podría proporcionar pistas sobre la formación de la Tierra

09 mayo 2024.- Los astrónomos afirman haber utilizado el telescopio espacial James Webb (JWST) para detectar por primera vez una atmósfera que rodea un planeta rocoso fuera del Sistema Solar 1 . 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. 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 Nature 1 , su 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.

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". 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.

55 Cancri e fue tan bien estudiado que después del lanzamiento del JWST en diciembre de 2021 , los ingenieros apuntaron hacia él 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. Los autores del estudio 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 2 . 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 cuando pasaba frente a su estrella 3 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.

Gráfico que muestra la Tierra, 55 Cancri e y Neptuno, con algunas estadísticas sobre su tamaño y otras propiedades.

55 Cancri e es un poco más grande que la Tierra, pero mucho más pequeño que los planetas gigantes del Sistema Solar, como Neptuno. Fuente: NASA, ESA, CSA, Dani Player (STScI)

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 4 . 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 5 . 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. Quedan dos posibilidades. 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 segunda. El equipo recopiló evidencia auténtica de una atmósfera pero se necesitan más observaciones para determinar su composición completa, las cantidades relativas de gases presentes y su espesor preciso.

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. Tener ejemplos actuales reales de océanos de magma puede ayudarnos a comprender la historia temprana de nuestro Sistema Solar.

Referencias

  1. 1. Hu, R. et al. Nature https://doi.org/10.1038/s41586-024-07432-x (2024). Artículo  

  2. 2. McArthur, B. E. et al. Astrophys. J. 614, L81 (2004). Artículo 

  3. 3. Demory, B.-O. et al. Astron. Astrophys. 533, A114 (2011). Artículo  

  4. 4. Tsiaras, A. et al. Astrophys. J. 820, 99 (2016). Artículo 

  5. 5. Gillon, M. et al. Astron. Astrophys. 539, A28 (2012). Artículo

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