Nuevos datos del telescopio espacial James Webb revelan la atmósfera de un exoplaneta como nunca antes se había visto

El conjunto de instrumentos altamente sensibles del telescopio se enfocó en la atmósfera de un «Saturno caliente», un planeta tan masivo como Saturno que orbita una estrella a unos 700 años luz de distancia, conocido como WASP-39 b. Los datos fueron analizados por un equipo internacional formado por más de 100 científicos de unas 50 instituciones diferentes.

Entre las revelaciones sin precedentes se encuentra la primera detección en una atmósfera exoplanetaria de dióxido de azufre, una molécula producida a partir de reacciones químicas provocadas por la luz de alta energía de la estrella madre del planeta. En la Tierra, la capa protectora de ozono en la atmósfera superior se crea de la misma manera.

Las nuevas lecturas también revelan signos de química activa en la atmósfera. «Esta es la primera vez que vemos evidencia concreta de fotoquímica, reacciones químicas iniciadas por la energía de la luz de las estrellas, en exoplanetas», dijo. Dra. Shang-Min Tsai (Departamento de Física, Universidad de Oxford), autor principal del análisis de dióxido de azufre. «Veo esto como una perspectiva realmente prometedora para avanzar en nuestra comprensión de las atmósferas de los exoplanetas con JWST».

Webb también vio dióxido de carbono a una resolución más alta, proporcionando el doble de datos que los informados en sus observaciones anteriores. Otros componentes atmosféricos detectados por el telescopio Webb incluyen monóxido de carbono, sodio, potasio y vapor de agua, lo que confirma observaciones previas de telescopios espaciales y terrestres, así como la búsqueda de características de agua adicionales, en longitudes de onda más largas, que nunca antes se habían visto.

Concepción artística del telescopio espacial James Webb. Crédito: NASA GSFC/CIL/Adriana Manrique Gutierre.

La lista completa de ingredientes químicos en la atmósfera de un exoplaneta permite a los investigadores estimar la abundancia de diferentes elementos entre sí, como las proporciones de carbono-oxígeno o potasio-oxígeno. Proporcionará información sobre cómo este planeta, y posiblemente otros, se formaron a partir del disco de gas y polvo que rodeaba a la estrella madre en sus años más jóvenes.

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Profesora de Física Vivien Parmentier (Departamento de Física de la Universidad de Oxford), coautor de los cinco estudios en el análisis, dijo: «Al detectar dióxido de azufre, tenemos acceso a los átomos de azufre por primera vez en la atmósfera de un exoplaneta». Con la detección de dióxido de carbono y agua que nos da acceso a los átomos de carbono, esto proporciona una visión mucho más holística de lo que podrían haber sido los componentes básicos de este planeta.

El inventario químico de WASP-39b sugiere que fue fuertemente bombardeado por grandes cuerpos rocosos, llamados planetesimales, que con el tiempo enriquecieron su atmósfera con material rocoso. Los datos también indican que el oxígeno es mucho más abundante que el carbono en la atmósfera, lo que sugiere que WASP-39 b se formó originalmente lejos de la estrella central.

Como parte del primer programa JWST, estas observaciones se hicieron públicas de inmediato, lo que permitió un esfuerzo comunitario muy amplio que involucró a científicos de todo el mundo. autor colaborador Dr.Jake Taylor (Departamento de Física) dijo: “Estar involucrado en este esfuerzo de la comunidad centrado en animar a los investigadores de carrera temprana fue muy refrescante. El enfoque de ciencia abierta adoptado ha resultado en una cultura de transparencia y colaboración que esperamos continúe en la era de JWST.

Los datos se capturaron utilizando los tres instrumentos de JWST que utilizan luz infrarroja para detectar huellas dactilares químicas que no se pueden detectar con luz visible (NIRSpec, NIRCam y NIRISS). Para ver la luz de WASP-39 b, JWST rastreó el planeta mientras pasaba frente a su estrella, lo que permitió que parte de la luz de la estrella se filtrara a través de la atmósfera del planeta. Diferentes tipos de sustancias químicas en la atmósfera absorben diferentes colores de la luz de las estrellas, por lo que el espectro resultante indica qué moléculas están presentes.

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Además de la Universidad de Oxford, las otras instituciones del Reino Unido involucradas en el análisis fueron las universidades de Bristol, Exeter, Leicester y Warwick.

Los nuevos estudios sobre WASP-39b son:

Diagrama para mostrar la producción de dióxido de azufre por fotoquímica en la atmósfera del exoplaneta WASP 39 b.  Créditos: NASA/JPL-Caltech/Robert Hurt;  Centro de Astrofísica-Harvard & Smithsonian/Melissa WeissEl Telescopio Espacial James Webb de la NASA ha identificado por primera vez dióxido de azufre en la atmósfera de un exoplaneta. Su presencia solo puede explicarse por la fotoquímica: reacciones químicas desencadenadas por partículas de luz estelar de alta energía. La fotoquímica es esencial para los procesos en la Tierra esenciales para la vida, como la fotosíntesis y la generación de nuestra capa de ozono. Créditos de imagen: NASA/JPL-Caltech/Robert Hurt; Centro de Astrofísica-Harvard & Smithsonian/Melissa Weiss

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