Traducido por Julio Batista
Original de Michelle Starr para o Alerta científica
WASP-39b, un gigante gaseoso a unos 700 años luz de distancia, se está convirtiendo en un tesoro oculto exoplanetario.
A principios de este año, WASP-39b fue objeto de la primera detección de dióxido de carbono en la atmósfera de un planeta fuera del sistema solar.
Ahora, un análisis en profundidad de dos datos del Telescopio Espacial James Webb (JWST) nos ha dado una mina de oro absoluta de información: la vista más detallada de la atmósfera de un exoplaneta hasta la fecha.
Los resultados incluyen datos de 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 pistas tentadoras sobre la historia de la formación de exoplanetas.
Estos descubrimientos épicos han sido publicados en cinco artículos na La naturaleza y allanar el camino para la eventual detección de firmas químicas de vida fuera del sistema solar.
«Estos primeros avistamientos son un presagio de una ciencia más sorprendente que girará como el JWST». la astrofísica diseñada Laura Kreidbergdirector del Instituto Max Planck de Astronomía en Alemania.
«Pusimos el telescopio a prueba para probar el rendimiento, y fue casi perfecto, incluso mejor de lo que esperábamos».
Desde el descubrimiento de los primeros exoplanetas a principios de la década de 1990, hemos estado tratando de aprender más sobre estos mundos que orbitan estrellas extraterrestres.
Pero los desafíos han sido espinosos. Los exoplanetas pueden ser extremadamente pequeños y extremadamente distantes. Nunca hemos visto a la mayoría de ellos: solo sabemos de su existencia en base al hecho de que temen a sus estrellas anfitrionas.
Uno de estos eventos ocurre cuando el exoplaneta pasa entre nosotros y la estrella, un evento conocido como tránsito. Isso parece que la luz que le das a las estrellas se desvanece un poco; Los eventos de oscurecimiento periódicos sugieren la presencia de un cuerpo en órbita. Uno puede alcanzar el tamaño de este cuerpo en órbita, basado en el oscurecimiento de los efectos gravitatorios de la estrella.
Y hay algo más que podemos decir, según nuestros datos de tránsito. Cuando la luz de las estrellas atraviesa la atmósfera del exoplaneta en tránsito, se muda. Algunos componentes de ondas no espectrales se oscurecen o se aclaran, dependiendo de cómo las moléculas en la atmósfera absorben y vuelven a emitir luz.
La señal es débil, pero con un telescopio potente o suficiente y una colección de tránsitos, las características de absorción y emisión del espectro pueden decodificarse para determinar el contenido de la atmósfera de un exoplaneta.
El JWST es el telescopio espacial más poderoso jamás lanzado. Con tres de sus cuatro instrumentos, obtenga espectros infravermil detallados de la estrella WASP-39. Los científicos comienzan a trabajar analizando códigos de color.
El primero fue un censo de las moléculas presentes en la atmósfera de WASP-39b. Además del dióxido de carbono antes mencionado, los investigadores detectaron vapor de agua, sodio y monóxido de carbono. No hubo detecciones de metano, lo que implica que la metalicidad de WASP-39b es mayor que la de Terra.
La abundancia de estos elementos también es reveladora. En particular, la proporción de carbono a oxígeno sugiere que el exoplaneta se formó mucho más lejos de su estrella anfitriona que su posición actual cercana, ocupando una órbita de cuatro días. Los datos de modelado y observación sugieren que el núcleo del exoplaneta está lleno de nubes rotas, no de agua, sino de silicatos y sulfitos.
Finalmente, las observaciones revelarán la presencia de un compuesto llamado dióxido de oxígeno. Aquí, no el sistema solar, en mundos rocosos como Venus y la Luna de Júpiter yo, o el dióxido de oxígeno es el resultado de la actividad volcánica. Pero en los mundos gaseosos, el dióxido de oxígeno tiene un origen diferente: se produce cuando la luz descompone el sulfato de hidrógeno en sus elementos constituyentes y el oxígeno resultante se oxida.
Las reacciones químicas inducidas por fotones se denominan fotoquímica y tienen implicaciones para la habitabilidad, la estabilidad atmosférica y la formación de aerosoles.
WASP-39b, para ser claros, probablemente no sea habitable para la vida tal como la conocemos por varias razones, incluidas, entre otras, su temperatura abrasadora y su composición gaseosa, así como la detección fotoquímica que tiene implicaciones para los estudios atmosféricos 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 proporcionaría el JWST. Con el primer análisis detallado de la atmósfera del exoplaneta, 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 en futuras observaciones de exoplanetas JWST.
Es posible que no podamos detectar firmas de vida en la atmósfera de un exoplaneta como JWST, tal vez se necesite un telescopio aún más potente para proporcionar este nivel de detalle fino, pero con el análisis de WASP-39b, este descubrimiento parece cada vez más atractivo para el alcance. .
«Dados como esencias», dice la astrónoma Natalie Batalhade la Universidad de California en Santa Cruz (EEUU), “são uma virada de jogo”.
La encuesta será publicada. La naturaleza y se puede leer en preprints aquí, aquí, aquí, aquí y aquí.