Académicos de la Universidad de Oxford han contribuido al análisis molecular y químico más completo de la atmósfera de un exoplaneta, gracias a los nuevos datos del telescopio espacial James Webb (JWST) de la NASA. El conjunto de descubrimientos se detalla en un conjunto de cinco nuevos artículos científicos, que se publicarán en la revista Nature.
El conjunto de instrumentos de alta sensibilidad del telescopio se ha dirigido a la atmósfera de un «Saturno caliente» -un planeta tan masivo como Saturno que orbita alrededor de una estrella situada a unos 700 años luz- conocido como WASP-39 b. Los datos han sido analizados por un equipo internacional en el que participan más de 100 científicos de unas 50 instituciones diferentes.
Entre las revelaciones sin precedentes se encuentra la primera detección en la atmósfera de un exoplaneta de dióxido de azufre, una molécula producida por reacciones químicas desencadenadas por la luz de alta energía de la estrella madre del planeta. En la Tierra, la capa protectora de ozono de la atmósfera superior se crea de forma similar.
Las nuevas lecturas también revelan signos de química activa en la atmósfera. Esta es la primera vez que vemos pruebas concretas de fotoquímica -reacciones químicas iniciadas por la luz estelar energética- en exoplanetas», afirmó el Dr. Shang-Min Tsai (Departamento de Física de la Universidad de Oxford), autor principal del análisis del dióxido de azufre. Considero que se trata de una perspectiva realmente prometedora para avanzar en nuestra comprensión de las atmósferas de los exoplanetas con el JWST».
Webb también observó el dióxido de carbono a mayor resolución, proporcionando el doble de datos que los reportados en sus observaciones anteriores. Otros componentes atmosféricos detectados por el telescopio Webb son el monóxido de carbono, el sodio, el potasio y el vapor de agua, lo que confirma las observaciones anteriores realizadas con telescopios espaciales y terrestres, además de encontrar otras características del agua, en longitudes de onda más largas, que no se habían visto antes.
La lista completa de ingredientes químicos de la atmósfera de un exoplaneta permite a los investigadores estimar la abundancia de los distintos elementos en relación con los demás, como las proporciones de carbono-oxígeno o potasio-oxígeno. Esto permitirá comprender cómo se formó este planeta -y quizás otros- a partir del disco de gas y polvo que rodea a la estrella madre en sus primeros años.
La profesora asociada de Física Vivien Parmentier (Departamento de Física de la Universidad de Oxford), coautora de los cinco estudios del análisis, declaró: «Al detectar el dióxido de azufre, tenemos acceso a los átomos de azufre por primera vez en la atmósfera de un exoplaneta. Junto 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 bloques de construcción de este planeta».
El inventario químico de WASP-39 b sugiere que fue bombardeado significativamente por grandes cuerpos rocosos, llamados planetesimales, que con el tiempo enriquecieron su atmósfera en 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 del JWST, estas observaciones se hicieron públicas inmediatamente, lo que permitió un esfuerzo comunitario muy amplio en el que participaron científicos de todo el mundo. El Dr. Jake Taylor (Departamento de Física) dijo: «Participar en este esfuerzo comunitario que se centró en elevar a los investigadores que inician su carrera fue muy refrescante. El enfoque de ciencia abierta adoptado ha dado lugar a una cultura de transparencia y colaboración que esperamos que continúe en la era del JWST».
Los datos se obtuvieron utilizando los tres instrumentos del JWST que utilizan la luz infrarroja para detectar huellas químicas que no pueden detectarse en la luz visible (NIRSpec, NIRCam y NIRISS). Para ver la luz de WASP-39 b, el JWST siguió al planeta mientras pasaba por delante de su estrella, permitiendo que parte de la luz de la estrella se filtrara a través de la atmósfera del planeta. Los distintos tipos de sustancias químicas de la atmósfera absorben diferentes colores de la luz estelar, por lo que el espectro resultante indica qué moléculas están presentes.
Además de la Universidad de Oxford, las otras instituciones británicas que participaron en el análisis fueron las universidades de Bristol, Exeter, Leicester y Warwick.
ENLACE ORIGINAL: https://www.ox.ac.uk/news/2022-11-23-new-data-james-webb-space-telescope-reveals-exoplanet-atmosphere-never-seen
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