Un equipo científico obtiene nuevos conocimientos sobre la atmósfera de un “mini-Neptuno”, una clase de planeta común en la galaxia pero del que se sabe poco.
El telescopio espacial James Webb de la NASA ha observado un planeta distante fuera de nuestro sistema solar, y diferente a todo lo que hay en él, para revelar lo que probablemente sea un mundo altamente reflectante con una atmósfera de vapor. Es la mirada más cercana hasta ahora al mundo misterioso, un “mini-Neptuno” que era en gran medida impenetrable para las observaciones anteriores.
Y aunque el planeta, llamado GJ 1214 b, es demasiado caliente para albergar océanos de agua líquida, el agua en forma vaporizada aún podría ser una parte importante de su atmósfera.
“El planeta está totalmente cubierto por algún tipo de neblina o capa de nubes”, dijo Eliza Kempton, investigadora de la Universidad de Maryland y autora principal de un nuevo artículo, publicado en Nature, sobre el planeta. “La atmósfera permaneció totalmente oculta para nosotros hasta esta observación”. Señaló que, si en verdad era rico en agua, el planeta podría haber sido un “mundo de agua”, con grandes cantidades de material acuoso y helado en el momento de su formación.
Para penetrar una barrera tan gruesa, el equipo de investigación se arriesgó con un enfoque novedoso: además de realizar la observación estándar (capturar la luz de la estrella anfitriona que se filtró a través de la atmósfera del planeta), rastrearon a GJ 1214 b a lo largo de casi toda su órbita alrededor de la estrella.
La observación demuestra el poder del instrumento de infrarrojo medio de Webb (MIRI), que ve longitudes de onda de luz fuera de la parte del espectro electromagnético que los ojos humanos pueden ver. Usando MIRI, el equipo de investigación pudo crear una especie de “mapa de calor” del planeta mientras orbitaba la estrella. El mapa de calor reveló, justo antes de que la órbita del planeta lo llevara detrás de la estrella, y cuando emergió del otro lado, tanto el lado diurno como el nocturno, revelando detalles de la composición de la atmósfera.
“La capacidad de obtener una órbita completa fue realmente fundamental para comprender cómo el planeta distribuye el calor del lado diurno al lado nocturno”, dijo Kempton. “Hay mucho contraste entre el día y la noche. El lado de la noche es más frío que el lado del día. De hecho, las temperaturas cambiaron de 535 a 326 grados Fahrenheit (de 279 a 165 grados Celsius).
Un cambio tan grande solo es posible en una atmósfera formada por moléculas más pesadas, como agua o metano, que parecen similares cuando se observan con MIRI. Eso significa que la atmósfera de GJ 1214 b no está compuesta principalmente por moléculas de hidrógeno más ligeras, dijo Kempton, lo que es una pista potencialmente importante para la historia y la formación del planeta, y quizás su comienzo acuoso.
“Esta no es una atmósfera primordial”, dijo. “No refleja la composición de la estrella anfitriona alrededor de la cual se formó. En cambio, perdió mucho hidrógeno, si comenzó con una atmósfera rica en hidrógeno, o se formó a partir de elementos más pesados, para empezar, material más helado y rico en agua”.
Más frio de lo esperado
Y aunque el planeta está caliente según los estándares humanos, es mucho más frío de lo esperado, señaló Kempton. Esto se debe a que su atmósfera inusualmente brillante, que sorprendió a los investigadores, refleja una gran fracción de la luz de su estrella madre en lugar de absorberla y calentarse más.
Las nuevas observaciones podrían abrir la puerta a un conocimiento más profundo de un tipo de planeta envuelto en incertidumbre. Los mini-neptunos, o sub-neptunos, como se les llama en el artículo, son el tipo de planeta más común en la galaxia, pero son misteriosos para nosotros porque no se encuentran en nuestro sistema solar. Las mediciones hasta ahora muestran que son muy similares a, digamos, una versión reducida de nuestro propio Neptune. Más allá de eso, poco se sabe.
“Durante la última casi década, lo único que realmente sabíamos sobre este planeta era que la atmósfera estaba nublada o nebulosa”, dijo Rob Zellem, un investigador de exoplanetas que trabaja con la coautora y colega investigadora de exoplanetas Tiffany Kataria en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA. en el sur de California. “Este documento tiene implicaciones realmente geniales para interpretaciones climáticas detalladas adicionales, para observar la física detallada que sucede dentro de la atmósfera de este planeta”.
El nuevo trabajo sugiere que el planeta podría haberse formado más lejos de su estrella, un tipo conocido como enana roja, y luego girar gradualmente en espiral hacia su actual órbita cercana. El año del planeta, una órbita alrededor de la estrella, toma solo 1,6 días terrestres.
“La explicación más simple, si encuentras un planeta muy rico en agua, es que se formó más lejos de la estrella anfitriona”, dijo Kempton.
Se necesitarán más observaciones para precisar más detalles sobre GJ 1214 b, así como las historias de formación de otros planetas en la clase mini-Neptuno. Mientras que una atmósfera acuosa parece probable para este planeta, también es posible un componente significativo de metano. Y sacar conclusiones más amplias sobre cómo se forman los mini-Neptunos requerirá que se observen más en profundidad.
“Al observar una población completa de objetos como este, esperamos poder construir una historia consistente”, dijo Kempton.
Más sobre la misión
El telescopio espacial James Webb es el principal observatorio de ciencia espacial del mundo. Webb resolverá misterios en nuestro sistema solar, mirará más allá de mundos distantes alrededor de otras estrellas y explorará las misteriosas estructuras y orígenes de nuestro universo y nuestro lugar en él. Webb es un programa internacional dirigido por la NASA con sus socios, ESA (Agencia Espacial Europea) y CSA (Agencia Espacial Canadiense).
MIRI se desarrolló a través de una asociación 50-50 entre la NASA y la ESA. El Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA lideró los esfuerzos de EE. UU. para MIRI, y un consorcio multinacional de institutos astronómicos europeos contribuye para la ESA. George Rieke, de la Universidad de Arizona, es el líder del equipo científico de MIRI. Gillian Wright es la investigadora principal europea del MIRI. Alistair Glasse, del ATC del Reino Unido, es el científico del instrumento MIRI, y Michael Ressler es el científico del proyecto estadounidense en el JPL. Laszlo Tamas con UK ATC gestiona el Consorcio Europeo. El desarrollo del enfriador criogénico MIRI fue dirigido y administrado por JPL, en colaboración con Northrop Grumman en Redondo Beach, California, y el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. Caltech administra JPL para la NASA.
Para obtener más información en Inglés sobre la misión Webb, visita https://www.nasa.gov/webb
Traducción no oficial con fines divulgativos del artículo original en Inglés.
Créditos: NASA / JPL-Caltech