JWST construye el primer perfil químico de la atmósfera de un exoplaneta

El telescopio espacial James Webb continúa abriendo el mundo a la nueva ciencia. Esta vez es el primer perfil molecular y químico de la atmósfera de un exoplaneta, con indicios de reacciones fotoquímicas activas.

Como parte del perfil químico completo del exoplaneta Wasp 39b, donde a principios de este verano Webb encontró evidencia clara de dióxido de carbono en la atmósfera de un exoplaneta – NASA ha dicho el telescopio ha capturado más CO₂así como monóxido de carbono, sodio, potasio y vapor de agua.

Dióxido de azufre (SO₂), que según el investigador de la Universidad de Oxford, Shang-Min Tsai, es evidencia concreta de fotoquímica: reacciones químicas iniciadas por la luz que golpea la atmósfera de un planeta. La capa de ozono de la Tierra se formó por fotoquímica, por ejemplo.

«Veo esto como una perspectiva realmente prometedora para avanzar en nuestra comprensión de las atmósferas de los exoplanetas», dijo Tsai.

Como cuando detectó CO₂ en la atmósfera de Wasp 39b, el JWST se basó en el tránsito del planeta alrededor de su estrella y en cómo los químicos en su atmósfera afectaron las longitudes de onda de la luz detectada por el telescopio. Cuando la luz golpea varios elementos, reflejan diferentes longitudes de onda, que el JWST puede detectar con precisión milimétrica.

Tres de los cuatro de Webb instrumentos cientificos se utilizaron para construir el perfil atmosférico de Wasp 39b: el espectrógrafo de imágenes sin rendija y de infrarrojo cercano (NIRISS), la cámara de infrarrojo cercano (NIRCam) y el espectrógrafo de infrarrojo cercano (NIRSpec), que se utilizó en dos configuraciones.

Perfil atmosférico completo de Wasp 39b, capturado por el JWST

Por qué son importantes los perfiles atmosféricos

Impresionante: sabemos qué hay en la atmósfera de un gigante gaseoso ocho veces más cerca de su estrella que Mercurio del Sol. ¿Entonces?

Por un lado, la lista de sustancias químicas en una atmósfera proporciona a los investigadores relaciones entre ellas, lo que, según la NASA, es fundamental para determinar la formación de planetas. Kazumasa Ohno, investigadora de exoplanetas en la Universidad de California, Santa Cruz, que trabajó con los datos del JWST, dijo que la composición química de Wasp 39b les da a los investigadores algunas pistas.

«La abundancia de azufre [relative to] el hidrógeno indicó que el planeta probablemente experimentó una acumulación significativa de planetesimales”, dijo Ohno. “Los datos también indican que el oxígeno es mucho más abundante que el carbono en la atmósfera. Esto indica potencialmente que WASP-39 b se formó originalmente lejos de la estrella central».

El descubrimiento de la fotoquímica también condujo a una primicia adicional, según la NASA, de «científicos que aplican modelos informáticos de fotoquímica a datos que requieren una explicación completa de esta física».

Es esta aplicación la que, según la NASA, ha dado como resultado mejoras en sus capacidades de modelado que «ayudarán a desarrollar el conocimiento tecnológico para interpretar posibles signos de habitabilidad» en otros exoplanetas.

La astrofísica de la Universidad de Bristol, Hannah Wakeford, dijo que el equipo de Webb predijo qué tan bien funcionaría el observatorio, «pero fue más preciso, más diverso y más hermoso de lo que realmente pensaba».

Con una mirada larga y detenida a Wasp 39b fuera del camino y los instrumentos de Webb funcionando por encima de las expectativas, la NASA está lista para futuras investigaciones de exoplanetas. Puede empezar a mirar mundos más rocosos, como los de los sistema TRAPPIST-1 – muchos de los cuales están en la zona habitable de la estrella.

Laura Flagg, investigadora de la Universidad de Cornell y miembro del equipo internacional de Webb, dijo que el futuro del JWST parece brillante. «Podremos obtener una imagen general de las atmósferas de los exoplanetas… Es increíblemente emocionante saber que todo se reescribirá». ®