Webb observa enigmático planeta nuboso que lleva años desconcertando a los astrónomos

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Durante más de una década, los astrónomos han intentado observar más de cerca a GJ 1214b, un planeta a 40 años luz de la Tierra. Su mayor obstáculo es una gruesa capa de neblina que cubre el exoplaneta, protegiéndolo de los ojos de los telescopios y obstaculizando los esfuerzos para estudiar su atmósfera.

Pero el nuevo Telescopio Espacial James Webb de la NASA puede ver en el espectro infrarrojo medio, revelando objetos y características planetarias que antes estaban oscurecidas por neblinas, nubes o polvo espacial, y ayudando a los astrónomos en su búsqueda de planetas habitables y galaxias tempranas.

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Concepto artístico del planeta GJ 1214 b, un "mini-Neptuno" con lo que probablemente sea una atmósfera nebulosa y vaporosa. Crédito: NASA/JPL-Caltech/R. Herido (IPAC)

Un equipo dirigido por científicos de la Universidad de Maryland y la Universidad de Chicago utilizó el telescopio Webb para observar la atmósfera de GJ 1214b midiendo el calor que emite mientras orbita su estrella anfitriona. Sus resultados, publicados en la revista Nature el 10 de mayo, representan la primera vez que alguien detecta directamente la luz emitida por lo que los astrónomos llaman un exoplaneta “sub-Neptuno”, una categoría de planetas que parecen ser los más comunes en la galaxia. 

Aunque GJ 1214b es demasiado caliente para ser habitable, los investigadores descubrieron que su atmósfera probablemente contiene vapor de agua, posiblemente incluso cantidades significativas, y está compuesta principalmente de elementos más pesados ​​que el hidrógeno.  

Asociación de la Universidad de Maryland. La profesora de astronomía Eliza Kempton , autora principal del estudio de Nature , dijo que sus hallazgos marcan un punto de inflexión en el estudio de planetas como GJ 1214b. 

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“He estado en la búsqueda de entender GJ 1214b durante más de una década”, dijo Kempton. “Cuando recibimos los datos para este artículo de Nature, pudimos ver que la luz del planeta desaparecía cuando se ponía detrás de su estrella anfitriona. Eso nunca antes se había visto en este planeta ni en ningún otro planeta de su clase, por lo que JWST realmente está cumpliendo su promesa”.

Una nueva luz

Los científicos están ansiosos por comprender más sobre el tipo de planeta conocido como “sub-Neptunos”, es decir, más pequeños que Neptuno pero más grandes que la Tierra, porque la evidencia sugiere que en realidad son el tipo de planeta más común en la Vía Láctea. Ahora pensamos existen alrededor de al menos el 50% de todas las estrellas como nuestro sol en la galaxia, pero no hay ninguna en nuestro sistema solar, por lo que sabemos muy poco sobre de qué están compuestas y cómo se forman.  

GJ 1214b se descubrió a fines de 2009, pero hasta ahora nuestra imagen ha sido borrosa

“Ha sido un planeta extremadamente frustrante para estudiar porque tiene todas estas nubes en la atmosphere, lo que realmente bloqueó nuestra capacidad de ver cualquier otra cosa”, dijo el profesor Jacob Bean, astrofísico de la Universidad de Chicago, quien codirigió el equipo de observación. “Es como un día gris con niebla donde miras y no puedes ver el horizonte de la ciudad, es aburrido y un poco deprimente”. 

El telescopio JWST, sin embargo, tiene el poder de ver “a través” de las nubes midiendo la luz infrarroja emitida por el planeta. “Es como ver la ciudad en un día soleado. Puedes verlo todo, y la imagen se vuelve mucho más rica y hermosa”, dijo Bean. 

El telescopio observó el planeta en el transcurso de unas 40 horas, el tiempo que tarda el planeta en orbitar su estrella, y catalogó una serie de hallazgos. 

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Noche y dia 

Este planeta en particular está bloqueado por mareas, lo que significa que tiene un lado que está permanentemente girado hacia la estrella y otro lado que está perpetuamente en la oscuridad. Pero el calor todavía es transportado alrededor del planeta por la espesa atmósfera.  

El equipo pudo extraer los datos del telescopio para hacer un mapa de la temperatura del planeta mientras orbitaba la estrella. Las moléculas más pesadas y más livianas transportan el calor de manera diferente, por lo que al medir ese flujo de calor, los científicos pueden obtener pistas sobre de qué está hecha la atmósfera.  

Los investigadores determinaron que GJ 1214b tiene una gran proporción de elementos que son ligeramente más pesados ​​que el hidrógeno, que pueden formar agua, metano o una mezcla de ambos.  

Se necesitarán más estudios para determinar la composición exacta de la atmósfera del planeta, pero Kempton dijo que la evidencia sigue siendo consistente con la posibilidad de grandes cantidades de agua. 

 “Creemos que detectamos vapor de agua, pero es un desafío porque la absorción de vapor de agua se superpone con la absorción de metano, por lo que no podemos decir al 100 % que detectamos vapor de agua y no metano”, dijo Kempton. “Sin embargo, vemos esta evidencia en ambos hemisferios del planeta, lo que aumenta nuestra confianza de que realmente hay agua allí”. 

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Reflexión sobre los hallazgos 
 
Los investigadores hicieron otro descubrimiento sorprendente en su estudio: GJ 1214b es increíblemente reflexivo. El planeta no estaba tan caliente como se esperaba, lo que les dice a los investigadores que las nubes reflejan en lugar de absorber la luz de las estrellas. Anteriormente, los investigadores habían pensado que podría ser una sustancia oscura parecida al hollín que absorbe la luz,  
 
“Lo que sea que esté formando las neblinas o las nubes no es lo que esperábamos. Es brillante, refleja y eso es confuso y sorprendente”, dijo Kempton. “Esto nos indicará muchos estudios adicionales para tratar de comprender cuáles podrían ser esas neblinas”.  

Los científicos de la Universidad de Chicago Michael Zhang, un 51 Pegasi b Fellow que dirigió el análisis de datos, y Qiao Xue, un investigador visitante que hizo el mapa de temperatura del planeta, también fueron coautores del artículo.