Tecnociencia

Detectado SO2 en la atmósfera de un exoplaneta

Tres instrumentos del telescopio espacial James Webb han detectado monóxido y dióxido de carbono, agua, sodio y potasio en la capa gaseosa de WASP-39 b, un ‘saturno caliente’ situado a 700 años luz, y lo más sorprendente: dióxido de azufre. Esta molécula se produce por reacciones fotoquímicas inducidas por la energética luz de la estrella madre, como ocurre en la capa de ozono de la Tierra.

Aunque en los últimos meses se han hecho famosas las impresionantes imágenes del cosmos captadas por el telescopio espacial James Webb (JWST), este gran observatorio de la NASA y la ESA acaba de obtener otra primicia: la huella química de la atmósfera de un exoplaneta, donde se encuentra por primera vez dióxido de azufre (SO2).

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.

Si bien el Webb y otros telescopios espaciales, incluidos el Hubble y el Spitzer, han revelado previamente compuestos aislados de la atmósfera de este planeta caliente, las nuevas lecturas brindan un menú completo de átomos, moléculas e incluso signos de química activa y de la presencia de nubes. Los nuevos datos también dan una pista de cómo se verían estas nubes de cerca: divididas en lugar de una capa única y uniforme sobre el planeta. «

Los científicos observaron el exoplaneta con múltiples instrumentos que, juntos, brindan una amplia franja del espectro infrarrojo y una panoplia de huellas dactilares químicas inaccesibles hasta el JWST.

El conjunto de descubrimientos se detalla en un conjunto de cinco nuevos artículos científicos, que se publicarán en una revista de alto impacto y se hacen ahora disponibles. Entre las revelaciones sin precedentes se encuentra la primera detección en la atmósfera de un exoplaneta 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 manera similar.

En los primeros datos se vio una señal muy peculiar en la atmósfera de este planeta cuyo origen los investigadores no lograron entender. Ahora, con este análisis, han podido inferir que se trataba de la huella que deja el dióxido de azufre producido por la alta radiación que el planeta recibe de su estrella en las capas altas de la atmósfera.

Esta es la primera vez que vemos evidencia concreta de fotoquímica (reacciones químicas iniciadas por luz estelar energética) en exoplanetas.

A una temperatura estimada de 900 grados Celsius y una atmósfera compuesta principalmente de hidrógeno, no se cree que WASP-39 b sea habitable. Pero el nuevo trabajo señala el camino para encontrar potenciales rastros de vida en un planeta que sí lo sea.

La proximidad del planeta a su estrella anfitriona, ocho veces más cerca que Mercurio de nuestro Sol, también lo convierte en un laboratorio para estudiar los efectos de la radiación de las estrellas anfitrionas en los exoplanetas. Un mejor conocimiento de la conexión estrella-planeta debería traer una comprensión más profunda de cómo estos procesos crean la diversidad de planetas observados en la galaxia.

Además de sodio, potasio y agua, el telescopio Webb también vio dióxido de carbono a una resolución alta, proporcionando el doble de datos que los informados en sus observaciones anteriores.

Mientras tanto, se detectó monóxido de carbono, pero las firmas obvias de metano y sulfuro de hidrógeno estaban ausentes de los datos de Webb. Si están presentes, estas moléculas se encuentran en niveles muy bajos, un hallazgo significativo para los científicos que realizan inventarios de la química de los exoplanetas para comprender mejor la formación y el desarrollo de estos mundos distantes.

Webb observa el universo en luz infrarroja, en el extremo rojo del espectro de luz más allá de lo que pueden ver los ojos humanos; eso permite que el telescopio recoja huellas químicas que no se pueden detectar en la luz visible. En total se han utilizado tres instrumentos para caracterizar en profundidad la atmósfera de este planeta en el rango infrarrojo: NIRSpec, NIRCam y NIRISS.

Para ver la luz de WASP-39 b, Webb siguió el paso del planeta frente a su estrella, lo que permitió que parte de la luz de la estrella se filtrara a través de la atmósfera del planeta. Los diferentes tipos de sustancias químicas en la atmósfera absorben diferentes colores del espectro de luz de las estrellas, por lo que los colores que faltan indican a los astrónomos qué moléculas están presentes.

Tener una lista tan completa de ingredientes químicos en la atmósfera de un exoplaneta también les da a los científicos una idea de la abundancia de diferentes elementos en relación entre sí, como las proporciones de carbono a oxígeno o de potasio a oxígeno.

Eso, a su vez, proporciona una idea de cómo este planeta, y quizás otros, se formaron a partir del disco de gas y polvo que rodeaba a la estrella madre en sus años más jóvenes.

El inventario químico de WASP-39 b sugiere una historia de aplastamientos y fusiones de cuerpos más pequeños llamados planetesimales para crear un eventual planeta gigante.

Los nuevos hallazgos proporcionan una buena idea de la capacidad de los instrumentos del Webb para realizar la amplia gama de investigaciones de exoplanetas (planetas alrededor de otras estrellas) que espera la comunidad científica. Eso incluye sondear las atmósferas de planetas rocosos más pequeños como los del sistema TRAPPIST-1.

Fuente: SINC