Acabamos de obtener la vista más detallada de la atmósfera de un exoplaneta hasta la fecha

WASP-39b, un gigante gaseoso a unos 700 años luz de distancia, resultó ser un tesoro de exoplanetas.

A principios de este año, WASP-39b fue objeto Primer descubrimiento de la historia de dióxido de carbono en la atmósfera de un planeta fuera del sistema solar.

Ahora, el análisis en profundidad de los datos del Telescopio Espacial James Webb (JWST) nos ha dado una mina de oro absoluta de información: la mirada más detallada a la atmósfera de un exoplaneta hasta la fecha.

Los hallazgos incluyen información sobre las nubes de WASP-39b, la primera detección directa de fotoquímica en la atmósfera de un exoplaneta y un inventario casi completo del contenido químico de la atmósfera que revela indicios tentadores de la historia de formación del exoplaneta.

Estos descubrimientos épicos han sido publicados en cinco artículos. naturalezay allana el camino para la revelación final de las firmas químicas de la vida fuera del sistema solar.

Estas primeras observaciones son un presagio de una ciencia aún más sorprendente que vendrá con JWST. dice la astrofísica Laura KreidbergDirector del Instituto Max Planck de Astronomía en Alemania.

“Pusimos el telescopio a prueba para las pruebas de rendimiento, y fue casi impecable, incluso mejor de lo que esperábamos”.

Desde el descubrimiento de los primeros exoplanetas a principios de la década de 1990, hemos buscado aprender más sobre estos mundos que orbitan estrellas alienígenas.

Pero los desafíos eran severos. Los exoplanetas pueden ser muy pequeños y estar muy lejos. Nunca hemos visto la mayoría de ellos: solo sabemos de su existencia en función de su influencia en sus estrellas anfitrionas.

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Uno de esos efectos ocurre cuando un exoplaneta pasa entre nosotros y la estrella, un evento conocido como tránsito. Esto atenúa ligeramente la luz de las estrellas; Los eventos de oscurecimiento periódicos indican la presencia de un objeto en órbita. Incluso podemos calcular el tamaño de este objeto en órbita, en función de los efectos gravitacionales y de atenuación de la estrella.

Y una cosa más que podemos decir, en base a los datos de transferencia. Cuando la luz de las estrellas atraviesa la atmósfera de un exoplaneta que pasa, cambia. Algunas longitudes de onda en el espectro son más tenues o brillantes, dependiendo de cómo las moléculas en la atmósfera absorben y vuelven a emitir la luz.

La señal es débil, pero con un telescopio lo suficientemente potente y un conjunto de tránsitos, las características cambiantes de absorción y emisión en el espectro pueden decodificarse para determinar el contenido atmosférico de un exoplaneta.

JWST es el telescopio espacial más poderoso jamás lanzado. Con tres de sus cuatro instrumentos, obtuvo espectros infrarrojos detallados de la estrella WASP-39. Luego, los científicos comenzaron a analizar los códigos de color.

Primero fue una lista de partículas en la atmósfera de WASP-39b. Además de lo anterior Dióxido de carbonoLos investigadores detectaron vapor de agua, sodio y monóxido de carbono. No se detectó metano, lo que significa que la metalicidad de WASP-39b es más alta que la que se encuentra en la Tierra.

También revela la abundancia de estos elementos. En particular, la proporción de carbono a oxígeno indica que el exoplaneta se formó más lejos de su estrella anfitriona que su ubicación cercana actual, ocupando una órbita de cuatro días. Y los datos de modelado y observación indican que los cielos del exoplaneta están poblados por nubes fracturadas, no de agua, sino de silicatos y sulfatos.

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Finalmente, las observaciones revelaron la presencia de un compuesto llamado dióxido de azufre. Aquí en el sistema solar, en mundos rocosos como Venus y luna joviana ayoEl dióxido de azufre es el resultado de la actividad volcánica. Pero en los mundos gaseosos, el dióxido de azufre tiene un origen diferente: se produce cuando la luz descompone el sulfuro de hidrógeno en sus componentes, y el azufre resultante se oxida.

Las reacciones químicas provocadas por un fotón se conocen como fotoquímicay tiene implicaciones para la habitabilidad, la estabilidad atmosférica y la composición de los aerosoles.

Para ser claros, es poco probable que WASP-39b sea habitable para la vida tal como la conocemos por una gran cantidad de razones, incluidas, entre otras, su temperatura abrasadora y su composición gaseosa, pero el descubrimiento de la fotoquímica tiene implicaciones para los estudios de las atmósferas de otros mundos, y comprender la evolución del propio WASP-39b.

Los científicos planetarios se han estado preparando durante años para obtener información sobre las atmósferas que se esperaba que proporcionara JWST. Con el primer análisis detallado de la atmósfera fuera del sistema solar, parece que el telescopio espacial cumplirá su promesa.

Además, los equipos involucrados en esta investigación están preparando documentación para que otros científicos puedan aplicar sus técnicas a futuras observaciones de exoplanetas JWST.

Es posible que no detectemos las firmas de vida en la atmósfera de un exoplaneta con JWST, tal vez se necesitaría un telescopio más potente para representar este nivel de detalle fino, pero con WASP-39b analizado, ese descubrimiento se siente aún más emocionante al alcance de la mano. .

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datos como este, dice la astrónoma Natalie Batalha De la Universidad de California Santa Cruz, «Un cambio de juego».

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