El Dr. Leonardos Gkouvelis, investigador del Observatorio Universitario de Múnich de la LMU y miembro del Clúster de Excelencia ORIGINS, ha resuelto un problema matemático fundamental que había obstaculizado la interpretación de las atmósferas de exoplanetas durante décadas. En un artículo publicado en The Astrophysical Journal, Gkouvelis presenta la primera teoría analítica de espectroscopia de transmisión de forma cerrada que explica cómo varía la opacidad atmosférica con la presión, un efecto crucial en la exploración científica de atmósferas reales, pero que hasta ahora se consideraba matemáticamente insoluble.
Durante más de 30 años, los modelos analíticos se basaron en una atmósfera simplificada, ya que el tratamiento matemático completo requiere resolver una integral geométrica compleja en presencia de opacidad dependiente de la altitud, un problema que solo podía abordarse mediante costosas simulaciones numéricas. Sin embargo, esta limitación ocultaba cómo la verdadera estructura vertical de una atmósfera altera las señales observadas por los telescopios.
El nuevo modelo proporciona información clave sobre por qué muchas atmósferas de exoplanetas presentan características espectrales atenuadas, vincula directamente los datos de física molecular de laboratorio con las observaciones astronómicas y mejora significativamente la concordancia con los datos reales, tanto para la atmósfera terrestre como para las observaciones de alta precisión de exoplanetas.
Más allá de su valor fundamental, este avance llega en un momento crucial: telescopios como el Telescopio Espacial James Webb (JWST) ahora proporcionan espectros con una precisión sin precedentes, y las consideraciones teóricas se habían convertido en el principal obstáculo para extraer toda su información física.
«Esta solución analítica abre la puerta a una nueva generación de técnicas de análisis y recuperación atmosférica mucho más rápidas, transparentes y realistas», afirma el físico de la LMU. «Serán esenciales para maximizar el rendimiento científico de misiones actuales y futuras como el JWST y ARIEL, y para avanzar en la caracterización detallada de mundos potencialmente habitables más allá del sistema solar».
Con información de The Astrophysical Journal
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