Un objetivo importante de la investigación astronómica es encontrar planetas distintos de la Tierra que puedan ser adecuados para albergar vida. Hay una serie de factores que muchos científicos coinciden en que son esenciales para que un planeta sea habitable, pero uno importante es si un planeta tiene o no atmósfera.
Los científicos han descubierto otros exoplanetas rocosos similares a la Tierra, pero ninguno del que podamos decir con certeza que tenga atmósfera. El hallazgo de estos planetas revelará información sobre cómo se forman y se mantienen dichas atmósferas, de modo que podamos predecir mejor qué planetas podrían ser habitables.
Un estudio realizado por el estudiante de doctorado de la Universidad de Chicago Qiao Xue con el grupo del profesor Jacob Bean ha demostrado una nueva forma de determinar si los exoplanetas lejanos tienen atmósfera, y ha demostrado que es más sencilla y eficiente que los métodos anteriores.
La nueva técnica, cuando se aplica a más planetas, tiene el potencial de ayudarnos a aprender más sobre los patrones de formación de atmósferas. El artículo se publica en The Astrophysical Journal Letters.
«Cuando observemos un conjunto de datos lo suficientemente grande, como haremos este año con el telescopio espacial James Webb, esperamos encontrar tendencias que nos ayuden a entender más sobre la formación de la atmósfera y lo que hace que los planetas sean habitables», dijo Xue.
La búsqueda de atmósferas
Mientras los científicos intentan comprender las condiciones en otros planetas lejanos, les gustaría saber si un planeta tiene o no una atmósfera, una capa gaseosa que aísla al planeta y regula su temperatura. En la Tierra, por ejemplo, nuestra atmósfera redistribuye el calor del sol alrededor del planeta, manteniéndolo como un lugar templado para la vida.
Sin embargo, los científicos no pueden obtener imágenes directas de planetas rocosos similares a la Tierra cerca de sus estrellas. En cambio, deben unir diferentes pistas, como las fluctuaciones de la luz a medida que el planeta se mueve alrededor de su estrella anfitriona.
En el estudio, los científicos utilizaron un método propuesto en 2019 por una colaboración que incluía a Bean y Megan Mansfield (Ph.D.’21, ahora en la Universidad de Arizona) para buscar atmósferas. El enfoque utiliza la diferencia de temperatura entre un exoplaneta medido en su punto más caliente y la temperatura calculada de cuán caliente podría ser teóricamente.
Dado que las atmósferas dispersan el calor por toda la superficie de los planetas, reducen la temperatura del lado más caliente del planeta (que mira directamente a la estrella). Los científicos plantearon la hipótesis de que si la temperatura real de un exoplaneta no es tan alta como podría ser teóricamente, entonces podemos suponer que tiene una atmósfera que realiza esta función.
El problema fue, sin embargo, que carecíamos de instrumentos lo suficientemente precisos para proporcionar lecturas lo suficientemente precisas para estas temperaturas. El telescopio espacial James Webb ha cambiado eso, ofreciendo una mayor capacidad para ver en el infrarrojo, lo que permite a los científicos registrar las temperaturas de los planetas midiendo la intensidad de la energía que emiten.
Cuando los exoplanetas pasan frente a sus soles, oscurecen parte de la luz de la estrella, lo que provoca una ligera disminución del brillo medido de la estrella. Cuando el planeta aparece casi detrás de la estrella en relación con nuestros dispositivos de observación, podemos capturar el brillo máximo del sistema, es decir, la estrella no oscurecida combinada con la luz comparativamente mínima emitida por el planeta.
Cuando el planeta pasa detrás de la estrella en relación con nuestra vista, podemos registrar la luz emitida por la estrella por sí sola. Restando esta medición de luz de la medición de la luz de la estrella combinada con la luz del planeta, se puede deducir el brillo (y, por lo tanto, la temperatura) del planeta por sí solo.
De esta manera, Xue concluyó que el primer planeta al que aplicó el nuevo método, el planeta GJ1132 b, no tiene atmósfera: la temperatura medida del planeta es demasiado cercana a la temperatura máxima calculada como para sugerir la presencia de algún componente regulador de la temperatura del planeta. «Por lo tanto, no es un candidato adecuado para la vida», dijo.
El nuevo método no es la única forma de determinar si un exoplaneta tiene atmósfera o no, pero es una forma más simple y confiable de buscar planetas distantes con atmósfera. Xue explicó que es menos susceptible a falsos negativos y positivos que la otra técnica.
«Esta otra técnica, que mide la luz que se filtra a través de la atmósfera del planeta, es más desafiante porque puede confundirse con la actividad en la estrella y la presencia de nubes», dijo Bean.
Si los científicos pueden comprender qué da lugar a las atmósferas de los planetas, será más fácil descartar planetas inhabitables en la búsqueda de exoplanetas que sustenten la vida.
«Este estudio fue emocionante porque finalmente tuve la oportunidad de trabajar con planetas rocosos, que son el tema soñado de todo científico de exoplanetas porque tienen un gran potencial para la vida», dijo Xue. «Ahora estoy muy emocionada por ver qué viene después».
Con información de The Astrophysical Journal Letters
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