Los astrónomos han mostrado que la atmósfera del planeta contiene una alta concentración de moléculas más pesadas, incluyendo una acumulación sustancial de vapor de agua.
Créditos: NASA, ESA, Leah Hustak (STScI), Ralf Crawford (STScI)
Los astrónomos han mostrado que la atmósfera del planeta contiene una alta concentración de moléculas más pesadas, incluyendo una acumulación sustancial de vapor de agua, lo que los lleva a pensar que muy bien podría tratarse de un "mundo de vapor".
Publicado en The Astrophysical Journal Letters, el estudio fue llevado a cabo por Caroline Piaulet-Ghorayeb, candidata a doctorado en el Instituto Trottier de Investigación sobre Exoplanetas (iREx) de la Universidad de Montreal, en colaboración con investigadores e investigadoras de varios países.
A principios de este año, gracias a los datos del telescopio espacial Hubble (HST), los miembros del equipo del iREx anunciaron haber detectado agua en la atmósfera del exoplaneta GJ 9827 d, lo que lo convierte, debido a su tamaño aproximadamente dos veces mayor que la Tierra, en el exoplaneta más pequeño cuyo atmósfera ha sido confirmada.
Estos importantes hallazgos abren nuevas vías para la búsqueda de vida más allá del sistema solar y mejoran nuestra comprensión sobre la formación y composición de los planetas.
Un objetivo inalcanzable hasta ahora
Durante años, los científicos han concentrado sus esfuerzos en la detección de atmósferas alrededor de planetas gigantes gaseosos y mini-Neptunos (planetas mucho más grandes que la Tierra, con atmósferas dominadas por hidrógeno, como Júpiter y Neptuno en el sistema solar).
Pero hasta ahora, la detección de atmósferas alrededor de planetas más pequeños, más cercanos al tamaño de la Tierra, ha sido un objetivo inalcanzable.
"Por el momento, todos los planetas que hemos detectado y que tienen atmósfera son planetas gigantes o, en el mejor de los casos, mini-Neptunos", dice Caroline Piaulet-Ghorayeb, autora principal del estudio. "Estos planetas tienen atmósferas compuestas principalmente de hidrógeno, lo que los asemeja más a los gigantes gaseosos del sistema solar que a los planetas rocosos como la Tierra, cuyas atmósferas están dominadas por elementos más pesados."
Rica en moléculas más pesadas
La particularidad del exoplaneta GJ 9827 d radica en la composición de su atmósfera.
A través de la combinación de datos provenientes de los telescopios James Webb y Hubble, Caroline Piaulet-Ghorayeb muestra que, a diferencia de las atmósferas de los planetas grandes dominados por el hidrógeno, la atmósfera del exoplaneta GJ 9827 d tiene una alta concentración de moléculas más pesadas y una cantidad sustancial de vapor de agua.
Este hallazgo marca la primera detección sólida de una atmósfera de exoplaneta donde el hidrógeno no es el componente principal, sugiriendo más bien una atmósfera más pesada y cargada de agua.
"El peso molecular de esta atmósfera es más cercano al de atmósferas ricas en dióxido de carbono o en nitrógeno, que actualmente estamos buscando en pequeños planetas rocosos, donde eventualmente podríamos buscar signos de vida", añade Caroline Piaulet-Ghorayeb.
Estas observaciones fueron posibles gracias al instrumento canadiense del JWST, el generador de imágenes y espectrógrafo sin rendija en el infrarrojo cercano (NIRISS por sus siglas en inglés, Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph). Usando la espectroscopía de transmisión, el equipo de investigación analizó la luz de la estrella atravesando la atmósfera del planeta durante su paso frente a su estrella anfitriona, GJ 9827.
El equipo luego combinó los nuevos hallazgos del JWST con las observaciones anteriores del HST para demostrar con certeza que las características espectrales estudiadas se deben a la atmósfera del planeta, y no a una contaminación de la estrella del sistema.
Con los datos obtenidos del NIRISS en modo SOSS, los astrónomos finalmente pueden distinguir dos tipos de atmósferas posibles para el planeta: una es nubosa y contiene pocos elementos pesados, principalmente hidrógeno y algunas trazas de agua; la otra es muy densa y contiene varios elementos pesados, incluyendo mucha agua.
Dado que el exoplaneta GJ 9827 d está cerca de su estrella, su atmósfera probablemente es una mezcla de gases en un estado sobrecalentado y denso, en lugar de tener capas diferenciadas o nubosidad.
Probablemente no habitable
Aunque no se cree que el exoplaneta GJ 9827 d sea habitable debido a su proximidad con su estrella anfitriona y las elevadas temperaturas en su superficie (aproximadamente 350 °C), este descubrimiento constituye un avance en la búsqueda de entornos habitables.
La presencia de una atmósfera pesada y llena de agua en un pequeño planeta como GJ 9827 d demuestra que tales atmósferas existen y pueden ser estudiadas con la precisión del JWST. Esto hace más plausible la perspectiva de encontrar planetas habitables comparables a la Tierra.
"Este es un gran paso hacia la detección de atmósferas alrededor de pequeños planetas similares a la Tierra", precisa Caroline Piaulet-Ghorayeb. "El exoplaneta GJ 9827 d es el primer planeta donde detectamos una atmósfera rica en moléculas pesadas, tal como los planetas terrestres del sistema solar, y el primer ejemplo confirmado después de mucho tiempo de un 'mundo de vapor' adelantado por la comunidad científica."
Se cree que estos "mundos de vapor" tienen atmósferas gruesas y cargadas de agua, sin hielo ni agua líquida en la superficie, y que retienen una atmósfera en forma de vapor debido a su proximidad con su estrella anfitriona. Se asemejan a las lunas heladas Europa y Ganímedes, pero están lo suficientemente cerca de su estrella para que el agua aparezca en forma de vapor en su atmósfera y no debajo de una capa de hielo.
Los astrónomos esperan que otras observaciones del exoplaneta GJ 9827 d a través del JWST, previstas para los próximos meses, permitan obtener más información sobre los componentes de su atmósfera de vapor.