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El Telescopio Espacial Webb detecta su primer exoplaneta

Los investigadores confirmaron un exoplaneta, un planeta que orbita alrededor de otra estrella, usando el Telescopio Espacial James Webb de la NASA por primera vez. Clasificado formalmente como LHS 475 b, el planeta tiene casi exactamente el mismo tamaño que el nuestro, registrando el 99% del diámetro de la Tierra. El equipo de investigación está dirigido por Kevin Stevenson y Jacob Lustig-Yaeger, ambos del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins en Laurel, Maryland.

El equipo eligió observar este objetivo con Webb después de revisar cuidadosamente los objetivos de interés del Satélite de Sondeo de Exoplanetas en Tránsito (TESS) de la NASA, que insinuaba la existencia del planeta. El espectrógrafo de infrarrojo cercano de Webb (NIRSpec) capturó el planeta fácil y claramente con solo dos observaciones de tránsito. “No hay duda de que el planeta está ahí. Los datos prístinos de Webb lo validan”, dijo Lustig-Yaeger. “El hecho de que también sea un planeta pequeño y rocoso es impresionante para el observatorio”, agregó Stevenson.

“Estos primeros resultados de observación de un planeta rocoso del tamaño de la Tierra abren la puerta a muchas posibilidades futuras para estudiar atmósferas de planetas rocosos con Webb”, coincidió Mark Clampin, director de la División de Astrofísica en la sede de la NASA en Washington. “Webb nos acerca cada vez más a una nueva comprensión de los mundos similares a la Tierra fuera de nuestro sistema solar, y la misión apenas comienza”.



Una línea plana en un espectro de transmisión, como esta, puede ser emocionante: puede decirnos mucho sobre el planeta.  Los investigadores utilizaron el espectrógrafo de infrarrojo cercano (NIRSpec) del telescopio espacial James Webb de la NASA para observar el exoplaneta LHS 475 b el 31 de agosto de 2022. Como muestra este espectro, Webb no observó una cantidad detectable de ningún elemento o molécula.  Los datos (puntos blancos) son consistentes con un espectro sin características representativo de un planeta que no tiene atmósfera (línea amarilla).  La línea morada representa una atmósfera de dióxido de carbono puro y es indistinguible de una línea plana en el nivel actual de precisión.  La línea verde representa una atmósfera de metano puro, que no se ve favorecida ya que si el metano estuviera presente, se esperaría que bloqueara más luz estelar a 3,3 micras. Créditos: Ilustración: NASA, ESA, CSA, L. Hustak (STScI);  Ciencias: K. Stevenson, J. Lustig-Yaeger, E. May (Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins), G. Fu (Universidad Johns Hopkins) y S. Moran (Universidad de Arizona)

Entre todos los telescopios operativos, solo Webb es capaz de caracterizar las atmósferas de exoplanetas del tamaño de la Tierra. El equipo intentó evaluar qué hay en la atmósfera del planeta analizando su espectro de transmisión . Aunque los datos muestran que se trata de un planeta terrestre del tamaño de la Tierra, aún no saben si tiene atmósfera. “Los datos del observatorio son hermosos”, dijo Erin May, también del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins. “El telescopio es tan sensible que puede detectar fácilmente una variedad de moléculas, pero aún no podemos sacar conclusiones definitivas sobre la atmósfera del planeta”.

Aunque el equipo no puede concluir lo que está presente, definitivamente pueden decir lo que no está presente. “Hay algunas atmósferas de tipo terrestre que podemos descartar”, explicó Lustig-Yaeger. “No puede tener una atmósfera espesa dominada por metano, similar a la de la luna Titán de Saturno”.

El equipo también señala que, si bien es posible que el planeta no tenga atmósfera, hay algunas composiciones atmosféricas que no se han descartado, como una atmósfera de dióxido de carbono puro. “En contra de la intuición, una atmósfera 100% de dióxido de carbono es mucho más compacta que se vuelve muy difícil de detectar”, dijo Lustig-Yaeger. Se requieren mediciones aún más precisas para que el equipo distinga una atmósfera de dióxido de carbono puro de ninguna atmósfera. Los investigadores están programados para obtener espectros adicionales con las próximas observaciones este verano.

Webb también reveló que el planeta es unos cientos de grados más cálido que la Tierra, por lo que si se detectan nubes, los investigadores pueden concluir que el planeta se parece más a Venus, que tiene una atmósfera de dióxido de carbono y está perpetuamente envuelto en gruesas nubes. “Estamos a la vanguardia del estudio de exoplanetas pequeños y rocosos”, dijo Lustig-Yaeger. “Apenas hemos comenzado a arañar la superficie de cómo podrían ser sus atmósferas”.

Los investigadores también confirmaron que el planeta completa una órbita en solo dos días, información que fue revelada casi instantáneamente por la curva de luz precisa de Webb . Aunque LHS 475 b está más cerca de su estrella que cualquier otro planeta de nuestro sistema solar, su estrella enana roja tiene menos de la mitad de la temperatura del Sol, por lo que los investigadores proyectan que aún podría tener una atmósfera.


¿Cómo detectan los investigadores un planeta distante?  Observando los cambios en la luz a medida que orbita alrededor de su estrella.  Una curva de luz del espectrógrafo de infrarrojo cercano del telescopio espacial James Webb de la NASA (NIRSpec) muestra el cambio en el brillo del sistema estelar LHS 475 a lo largo del tiempo a medida que el planeta transitó la estrella el 31 de agosto de 2022. LHS 475 b es un rocoso, Tierra- exoplaneta de tamaño que orbita una estrella enana roja a unos 41 años luz de distancia, en la constelación de Octans.  El planeta está extremadamente cerca de su estrella, completando una órbita en dos días terrestres.  La confirmación del planeta fue posible gracias a los datos de Webb. Créditos: Ilustración: NASA, ESA, CSA, L. Hustak (STScI);  Ciencias: K. Stevenson, J. Lustig-Yaeger, E. May (Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins), G. Fu (Universidad Johns Hopkins) y S. Moran (Universidad de Arizona)

Los hallazgos de los investigadores han abierto las posibilidades de identificar planetas del tamaño de la Tierra que orbitan estrellas enanas rojas más pequeñas. “Esta confirmación de planeta rocoso destaca la precisión de los instrumentos de la misión”, dijo Stevenson. “Y es solo el primero de muchos descubrimientos que hará”. Lustig-Yaeger estuvo de acuerdo. “Con este telescopio, los exoplanetas rocosos son la nueva frontera”.

LHS 475 b está relativamente cerca, a solo 41 años luz de distancia, en la constelación de Octans.

Los resultados del equipo se presentaron en una conferencia de prensa de la Sociedad Astronómica Estadounidense (AAS) el miércoles 11 de enero de 2023.

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 liderado por la NASA con sus socios, ESA (Agencia Espacial Europea) y CSA (Agencia Espacial Canadiense).

Referencia:  NASA, ESA, CSA, L. Hustak (STScI); Ciencias: K. Stevenson, J. Lustig-Yaeger, E. May (Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins), G. Fu (Universidad Johns Hopkins) y S. Moran (Universidad de Arizona)

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