Un estudio internacional dirigido por canadienses ha revelado nuevos datos sobre la atmósfera de GJ 9827 d, un exoplaneta que orbita la estrella GJ 9827 en la constelación de Piscis, a unos 98 años luz de la Tierra, utilizando el telescopio espacial James Webb (JWST).
El estudio descubrió que la atmósfera del planeta contiene una alta concentración de moléculas más pesadas, incluida una cantidad significativa de vapor de agua, lo que hizo pensar a los astrónomos que muy bien podría ser un «mundo de vapor».
Publicado en The Astrophysical Journal Letters, el estudio fue dirigido por Caroline Piaulet-Ghorayeb, candidata a doctora en el Instituto Trottier de Investigación sobre Exoplanetas (IREx) de la Universidad de Montreal, en colaboración con investigadores de todo el mundo.
A principios de este año, utilizando datos del Telescopio Espacial Hubble (HST), los investigadores de IREx anunciaron que habían detectado agua en la atmósfera de GJ 9827 d, lo que lo convierte, con aproximadamente el doble del tamaño de la Tierra, en el exoplaneta más pequeño con una atmósfera confirmada.
En conjunto, estos hallazgos significativos abren nuevas vías para la búsqueda de vida más allá de nuestro sistema solar y mejoran nuestra comprensión de la formación y composición planetaria.
Un objetivo esquivo, hasta ahora
Durante años, los científicos se han centrado en la detección de atmósferas en grandes gigantes gaseosos y mini-Neptunos, planetas mucho más grandes que la Tierra y con atmósferas dominadas por hidrógeno, como Júpiter y Neptuno en nuestro sistema solar.
Pero hasta ahora, detectar atmósferas alrededor de planetas más pequeños, más cercanos al tamaño de la Tierra, ha sido un objetivo esquivo.
«Por ahora, todos los planetas que hemos detectado que tienen atmósferas son planetas gigantes, o en el mejor de los casos mini-Neptunos», dijo Piaulet-Ghorayeb, el autor principal del estudio.
«Estos planetas tienen atmósferas compuestas principalmente de hidrógeno, lo que los hace más similares a los gigantes gaseosos del sistema solar que a los planetas terrestres como la Tierra, que tienen atmósferas dominadas por elementos más pesados».
Rico en moléculas más pesadas
Lo que distingue a GJ 9827 d es la composición de su atmósfera.
Al combinar los datos de JWST/NIRISS y HST, Piaulet-Ghorayeb demostró que, a diferencia de las atmósferas dominadas por hidrógeno de los planetas más grandes, GJ 9827 d es rico en moléculas más pesadas, con bastante vapor de agua.
Este descubrimiento marca la primera detección sólida de una atmósfera de exoplaneta donde el hidrógeno no es el componente dominante, lo que sugiere en cambio una atmósfera más pesada y rica en agua.
«Tiene un peso molecular más cercano al del dióxido de carbono o «Las atmósferas ricas en nitrógeno que estamos buscando actualmente en planetas rocosos más pequeños, donde eventualmente buscaríamos vida», dijo Piaulet-Ghorayeb.
Ella y su equipo realizaron sus observaciones a través del instrumento canadiense a bordo del JWST, el generador de imágenes de infrarrojo cercano y espectrógrafo sin rendijas (NIRISS). Utilizando espectroscopia de transmisión, analizaron la luz de las estrellas que pasaba a través de la atmósfera del planeta mientras transitaba (pasaba por delante de) su estrella anfitriona, GJ 9827.
Luego combinaron las nuevas observaciones del JWST con observaciones anteriores del HST para demostrar con seguridad que las características espectrales observadas son causadas por la atmósfera del planeta y no por la contaminación de la estrella del sistema.
Con los datos del JWST/NIRISS SOSS, los científicos finalmente pueden distinguir entre dos tipos de atmósferas para el planeta: una es nublada con pocos elementos más pesados, principalmente hidrógeno con agua presente solo en cantidades traza; la otra tiene una alta densidad con muchos elementos más pesados y mucha agua.
Debido a que GJ 9827 d está cerca de su estrella, es probable que su atmósfera sea una mezcla de gas y un estado denso y sobrecalentado, en lugar de tener capas o nubes diferenciadas.
No se cree que sea habitable
Aunque no se cree que GJ 9827 d sea habitable debido a su proximidad a su estrella anfitriona y las altas temperaturas superficiales resultantes (alrededor de 350 °C), el descubrimiento es un gran paso adelante en la búsqueda de entornos habitables.
La presencia de una atmósfera pesada y rica en agua en un planeta pequeño como GJ 9827 d proporciona una prueba de concepto de que tales atmósferas existen y pueden estudiarse con la precisión del JWST.
Y eso hace que la perspectiva de encontrar planetas habitables similares a la Tierra sea más plausible, en el futuro.
«Este es un gran paso hacia el objetivo de buscar atmósferas alrededor de planetas más pequeños, similares a la Tierra», dijo Piaulet-Ghorayeb.
«GJ 9827 d es el primer planeta en el que detectamos una atmósfera rica en moléculas pesadas, al igual que los planetas terrestres del sistema solar, y el primer ejemplo confirmado en mucho tiempo de un ‘mundo de vapor’ postulado por la comunidad científica».
Se cree que estos «mundos de vapor» tienen atmósferas espesas y ricas en agua sin hielo superficial ni agua líquida, y que en su lugar mantienen atmósferas de vapor debido a su proximidad a sus estrellas anfitrionas. Son como las lunas heladas Europa y Ganímedes, solo que lo suficientemente cerca de sus estrellas como para que el agua aparezca como vapor en la atmósfera, no debajo de una capa de hielo.
Los astrónomos esperan que las observaciones de GJ 9827 d planificadas para los próximos meses con el JWST puedan arrojar más luz sobre los componentes de su atmósfera de vapor.
Con información de The Astrophysical Journal Letters
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