Un equipo de astrónomos utilizaron el Telescopio Espacial James Webb (JWST) para observar vapor de agua alrededor de un lejano planeta rocoso. El vapor de agua podría indicar la presencia de una atmósfera alrededor del planeta extrasolar, o exoplaneta, un descubrimiento que podría ser importante para nuestra búsqueda de mundos habitables fuera del Sistema Solar. Sin embargo, los científicos responsables del descubrimiento advierten de que este vapor de agua podría proceder de la estrella anfitriona del mundo y no del propio planeta.
Kevin Stevenson, investigador principal del hallazgo e investigador del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins, dijo en un comunicado:
“El vapor de agua en la atmósfera de un planeta rocoso caliente supondría un gran avance para la ciencia de los exoplanetas. Pero debemos tener cuidado y asegurarnos de que la estrella no es la culpable”.
Exoplaneta orbitando una enana roja
El exoplaneta, designado GJ 486 b, orbita alrededor de una estrella enana roja situada a 26 años luz en la constelación de Virgo. Aunque tiene tres veces la masa de la Tierra, es menos de un tercio del tamaño de nuestro planeta. GJ 486 b tarda menos de 1.5 días terrestres en orbitar alrededor de su estrella y es probable que esté ligada marealmente a la enana roja, lo que significa que muestra perpetuamente la misma cara a su estrella.
Las enanas rojas, como la estrella madre de GJ 486 b, son la forma más común de estrellas en el cosmos, lo que significa que, estadísticamente hablando, lo más probable es encontrar exoplanetas rocosos orbitando un objeto estelar de este tipo.
Las estrellas enanas rojas son también más frías que otros tipos de estrellas, lo que significa que un planeta debe orbitarlas estrechamente para mantenerse lo suficientemente caliente como para albergar agua líquida, un elemento vital necesario para la vida. Sin embargo, cuando son jóvenes, las enanas rojas emiten una potente y violenta radiación ultravioleta y de rayos X que destruiría las atmósferas de los planetas que estuvieran demasiado cerca, lo que podría hacer que esos exoplanetas fueran inhóspitos para la vida.
Por ello, los astrónomos están muy interesados en descubrir si un planeta rocoso en un entorno tan hostil podría llegar a formar una atmósfera y conservarla el tiempo suficiente para que la vida se afianzara, un proceso que en la Tierra tardó unos mil millones de años.
Trazas de vapor de agua
Para intentar responder a esta pregunta, el equipo apuntó el JWST y su espectrógrafo de infrarrojo cercano (NIRSpec) hacia GJ 486 b y observó el planeta mientras cruzaba, o transitaba, la cara de su estrella. A pesar de que el planeta está extremadamente cerca de su estrella y tiene una temperatura de 800 grados Fahrenheit (430 grados Celsius), lo que lo hace desfavorable para el agua líquida, los astrónomos descubrieron trazas de vapor de agua.
El hecho de que GJ 486 b transite por su estrella desde nuestra perspectiva significa que, cuando se encuentra frente a la enana roja, la luz de la estrella brilla a través de la atmósfera del exoplaneta. Los distintos elementos y compuestos químicos absorben y emiten diversas longitudes de onda de luz que permiten identificarlos, lo que significa que observar la luz que emana del planeta durante el viaje alrededor de su estrella puede revelar de qué está hecha su posible atmósfera. La búsqueda de estas huellas químicas en la luz estelar filtrada por la atmósfera se denomina “espectroscopia de transmisión”.
Los astrónomos observaron GJ 486 b con el JWST durante dos tránsitos, cada uno de los cuales duró apenas una hora. A continuación, analizaron los datos recogidos utilizando tres métodos distantes que mostraron el mismo patrón: un espectro plano con un pico interesante en la luz infrarroja de onda corta. Determinaron que la causa más probable de este pico era el vapor de agua.
Sarah Moran, autora principal de la investigación y astrónoma de la Universidad de Arizona, dijo en un comunicado:
“Vemos una señal y es casi seguro que se debe al agua. Pero aún no podemos decir si esa agua forma parte de la atmósfera del planeta, es decir, si el planeta tiene atmósfera, o si sólo estamos viendo una firma de agua procedente de la estrella”.
Un exoplaneta constantemente “atacado” por su estrella
Si hay una atmósfera alrededor de GJ 486 b, entonces la radiación de su estrella enana roja madre la erosionará constantemente, lo que significa que tiene que ser repuesta por el vapor del interior del exoplaneta expulsado por la actividad volcánica.
Para determinar si este vapor de agua procede de una atmósfera que rodea al exoplaneta y cuánta agua contiene, los astrónomos tendrán que seguir observando GJ 486 b y su estrella. Para ello, el Mid-Infrared Instrument (MIRI) del JWST examinará el sistema, centrándose en el “lado diurno” del planeta, permanentemente orientado hacia la estrella.
En caso de que GJ 486 b tenga una atmósfera delgada o no tenga atmósfera, la región más caliente de su lado diurno debería estar directamente bajo la estrella enana roja. Sin embargo, si este punto más caliente está desplazado, podría indicar la presencia de una atmósfera lo suficientemente densa como para hacer circular el calor.
La investigación del equipo ha sido aceptada para su publicación en la revista Astrophysical Journal Letters. Una versión preliminar está disponible en arXiv.org.
Imagen de portada: Representación artística del exoplaneta rocoso GJ 486 b NASA. © ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI), Leah Hustak (STScI).
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