En la búsqueda de exoplanetas habitables, las condiciones atmosféricas desempeñan un papel fundamental para determinar si un planeta puede albergar agua líquida. Los candidatos idóneos suelen encontrarse en la «zona Ricitos de Oro», una distancia que no está ni demasiado cerca ni demasiado lejos de su estrella anfitriona como para permitir la presencia de agua líquida. Con el lanzamiento del Telescopio Espacial James Webb (JWST), los astrónomos están recopilando observaciones mejoradas de las atmósferas de exoplanetas que ayudarán a determinar cuáles son buenos candidatos para estudios posteriores.
En un artículo de acceso abierto publicado hoy en The Astrophysical Journal Letters, los astrónomos utilizaron el JWST para observar más de cerca la atmósfera del exoplaneta TRAPPIST-1e, ubicado en el sistema TRAPPIST-1. Si bien no han encontrado pruebas definitivas de su composición, ni de si siquiera tiene atmósfera, pudieron descartar varias posibilidades.
«La idea es: si asumimos que el planeta no carece de aire, ¿podemos limitar diferentes escenarios atmosféricos? ¿Esos escenarios aún permiten la presencia de agua líquida en la superficie?» «Afirma Ana Glidden, investigadora postdoctoral del Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias (EAPS) del MIT y del Instituto Kavli de Astrofísica e Investigación Espacial del MIT, y primera autora del artículo. La respuesta fue afirmativa.
Los nuevos datos descartan una atmósfera dominada por hidrógeno y establecen límites más estrictos para otras condiciones atmosféricas que se crean comúnmente mediante la generación secundaria, como las erupciones volcánicas y la desgasificación del interior del planeta. Los datos fueron lo suficientemente consistentes como para considerar la posibilidad de un océano superficial.
«TRAPPIST-1e sigue siendo uno de nuestros planetas más atractivos en la zona habitable, y estos nuevos resultados nos acercan un paso más a comprender qué tipo de mundo es», afirma Sara Seager, profesora de Ciencias Planetarias de la generación de 1941 en el MIT y coautora del estudio. «La evidencia que apunta en contra de atmósferas similares a las de Venus y Marte nos permite enfocarnos en los escenarios que aún se manejan».
Los coautores del estudio también incluyen colaboradores de la Universidad de Arizona, la Universidad Johns Hopkins, la Universidad de Michigan, el Instituto Científico del Telescopio Espacial y miembros del equipo DREAMS del JWST-TST.
Observaciones mejoradas
Las atmósferas de los exoplanetas se estudian mediante una técnica llamada espectroscopia de transmisión. Cuando un planeta pasa frente a su estrella anfitriona, la luz estelar se filtra a través de la atmósfera del planeta. Los astrónomos pueden determinar qué moléculas están presentes en la atmósfera observando cómo cambia la luz en diferentes longitudes de onda.
«Cada molécula tiene una huella espectral. Se pueden comparar las observaciones con esas huellas para identificar qué moléculas podrían estar presentes», afirma Glidden.
El JWST tiene una mayor cobertura de longitudes de onda y una mayor resolución espectral que su predecesor, el Telescopio Espacial Hubble, lo que permite observar moléculas como el dióxido de carbono y el metano, que se encuentran con mayor frecuencia en nuestro sistema solar. Sin embargo, las observaciones mejoradas también han puesto de relieve el problema de la contaminación estelar, donde los cambios en la temperatura de la estrella anfitriona debidos a factores como manchas solares y erupciones solares dificultan la interpretación de los datos.
«La actividad estelar interfiere considerablemente en la interpretación planetaria de los datos, ya que solo podemos observar una atmósfera potencial a través de la luz estelar», afirma Glidden. «Resulta difícil distinguir qué señales provienen de la estrella y cuáles del propio planeta».
Descartando condiciones atmosféricas
Los investigadores utilizaron un enfoque novedoso para mitigar la actividad estelar y, como resultado, «cualquier señal que se observe variando de una visita a otra probablemente provenga de la estrella, mientras que cualquier señal que sea consistente entre las visitas probablemente provenga del planeta», afirma Glidden.
Los investigadores pudieron comparar los resultados con varios escenarios atmosféricos posibles. Descubrieron que las atmósferas ricas en dióxido de carbono, como las de Marte y Venus, son improbables, mientras que una atmósfera cálida y rica en nitrógeno similar a la de Titán, la luna de Saturno, sigue siendo posible. Sin embargo, la evidencia es demasiado débil para determinar si había atmósfera, y mucho menos para detectar un tipo específico de gas. Observaciones adicionales que ya están en marcha ayudarán a reducir las posibilidades.
«Con nuestras observaciones iniciales, hemos demostrado los avances logrados con el JWST. Nuestro programa de seguimiento nos ayudará a refinar aún más nuestra comprensión de uno de nuestros mejores planetas en la zona habitable», afirma Glidden.
Con información de The Astrophysical Journal Letters
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