top of page
astrotelescopios.com publi La ciencia espacial.gif

Webb descubre metano y dióxido de carbono en la atmósfera de K2-18 b

Actualizado: 27 ene

Una nueva investigación realizada por un equipo internacional de astrónomos utilizando datos del Telescopio Espacial James Webb de NASA/ESA/CSA sobre K2-18 b, un exoplaneta 8,6 veces más masivo que la Tierra, ha revelado la presencia de moléculas que contienen carbono, incluidos metano y dióxido de carbono. El descubrimiento se suma a estudios recientes que sugieren que K2-18 b podría ser un exoplaneta Hycean, que tiene el potencial de poseer una atmósfera rica en hidrógeno y una superficie cubierta de océanos de agua.


La primera comprensión de las propiedades atmosféricas de este exoplaneta de la zona habitable provino de observaciones realizadas con el Telescopio Espacial Hubble de NASA/ESA, que impulsaron más estudios que desde entonces han cambiado nuestra comprensión del sistema.


K2-18 b orbita la fría estrella enana K2-18 en la zona habitable y se encuentra a 120 años luz de la Tierra en la constelación de Leo. Los exoplanetas como K2-18 b, que tienen tamaños entre los de la Tierra y Neptuno, no se parecen a nada en nuestro Sistema Solar. Esta falta de planetas cercanos equivalentes significa que estos ‘subneptunos’ no se conocen bien, y la naturaleza de sus atmósferas es un tema de debate activo entre los astrónomos.

“Nuestros hallazgos subrayan la importancia de considerar diversos entornos habitables en la búsqueda de vida en otros lugares”, explicó Nikku Madhusudhan, astrónomo de la Universidad de Cambridge y autor principal del artículo que anuncia estos resultados.


“Tradicionalmente, la búsqueda de vida en exoplanetas se ha centrado principalmente en planetas rocosos más pequeños, pero los mundos Hyceanos más grandes son mucho más propicios para las observaciones atmosféricas".



La abundancia de metano y dióxido de carbono, y la escasez de amoníaco, apoyan la hipótesis de que puede haber un océano debajo de una atmósfera rica en hidrógeno en K2-18 b. Estas observaciones iniciales de Webb también proporcionaron una posible detección de una molécula llamada sulfuro de dimetilo (DMS). En la Tierra, esto sólo lo produce la vida. La mayor parte del DMS en la atmósfera terrestre es emitido por el fitoplancton en ambientes marinos.


La inferencia de DMS es menos sólida y requiere mayor validación. “Las próximas observaciones de Webb deberían poder confirmar si DMS está realmente presente en la atmósfera de K2-18 b en niveles significativos”, explicó Madhusudhan.


El espectro de K2-18 b, obtenido con NIRISS (Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph) y NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) de Webb, muestra una abundancia de metano y dióxido de carbono en la atmósfera del exoplaneta, así como una posible detección de un molécula llamada sulfuro de dimetilo (DMS).  La detección de metano y dióxido de carbono, y la escasez de amoníaco, son consistentes con la presencia de un océano debajo de una atmósfera rica en hidrógeno en K2-18 b.  K2-18 b, 8,6 veces más masiva que la Tierra, orbita alrededor de la fría estrella enana K2-18 en la zona habitable y se encuentra a 120 años luz de la Tierra. Descripción de la imagen : El gráfico muestra los espectros del exoplaneta K2-18 b de NIRISS y NIRSpec en forma de gráfico, con el eje y vertical etiquetado como Cantidad de luz bloqueada y el eje horizontal etiquetado como Longitud de onda de luz (micras). ).  Los espectros se trazan como puntos con líneas verticales cortas a lo largo del gráfico, con el modelo de mejor ajuste como una línea blanca irregular de color azul. Hay columnas verticales verdes, amarillas y azul claro de diferentes espesores esparcidas por el gráfico que indican dónde se producen las variaciones en el gráfico. La línea representa la presencia de metano, dióxido de carbono y sulfuro de dimetilo, respectivamente.  Detrás del gráfico hay una ilustración del planeta y la estrella.] Crédito:NASA, CSA, ESA, J. Olmstead (STScI), N. Madhusudhan (Universidad de Cambridge)

Si bien K2-18 b se encuentra en la zona habitable y ahora se sabe que alberga moléculas que contienen carbono, esto no significa necesariamente que el planeta pueda albergar vida. El gran tamaño del planeta (con un radio 2,6 veces el radio de la Tierra) significa que el interior del planeta probablemente contenga un gran manto de hielo a alta presión, como Neptuno, pero con una atmósfera más delgada, rica en hidrógeno y una superficie oceánica. Se predice que los mundos Hycean tendrán océanos de agua. Sin embargo, también es posible que el océano esté demasiado caliente para ser habitable o líquido.

“Aunque este tipo de planeta no existe en nuestro sistema solar, los subneptunos son el tipo de planeta más común conocido hasta ahora en la galaxia “, explicó el miembro del equipo Subhajit Sarkar de la Universidad de Cardiff. “Hemos obtenido el espectro más detallado de un subNeptuno en zona habitable hasta la fecha, lo que nos ha permitido determinar las moléculas que existen en su atmósfera”.


Caracterizar las atmósferas de exoplanetas como K2-18 b (es decir, identificar sus gases y condiciones físicas) es un área muy activa en astronomía. Sin embargo, estos planetas se ven eclipsados, literalmente, por el resplandor de sus estrellas madre, mucho más grandes, lo que hace que explorar las atmósferas de los exoplanetas sea particularmente desafiante.


El equipo evitó este desafío analizando la luz de la estrella madre de K2-18 b a su paso por la atmósfera del exoplaneta. K2-18 b es un exoplaneta en tránsito, lo que significa que podemos detectar una caída en el brillo cuando pasa por la cara de su estrella anfitriona. Así se descubrió por primera vez el exoplaneta. Esto significa que durante los tránsitos una pequeña fracción de la luz de las estrellas atravesará la atmósfera del exoplaneta antes de llegar a telescopios como Webb. El paso de la luz de las estrellas a través de la atmósfera del exoplaneta deja rastros que los astrónomos pueden reconstruir para determinar los gases de la atmósfera del exoplaneta.


“Este resultado sólo fue posible gracias al rango de longitud de onda ampliado y a la sensibilidad sin precedentes de Webb, que permitió una detección sólida de características espectrales con sólo dos tránsitos", continuó Madhusudhan. A modo de comparación, una observación de tránsito con Webb proporcionó una precisión comparable a ocho observaciones con el Hubble realizadas durante algunos años y en un rango de longitud de onda relativamente estrecho.


“Estos resultados son el producto de sólo dos observaciones de K2-18 b, y hay muchas más en camino", explicó el miembro del equipo Savvas Constantinou de la Universidad de Cambridge.


“Esto significa que nuestro trabajo aquí no es más que una demostración temprana de lo que Webb puede hacer cuando observa los exoplanetas de la zona habitable”.


El equipo ahora tiene la intención de realizar investigaciones de seguimiento con el espectrógrafo del Instrumento de Infrarojo Medio ( MIRI ) del telescopio que esperan valide aún más sus hallazgos y proporcione nuevos conocimientos sobre las condiciones ambientales en K2-18 b.


“Nuestro objetivo final es identificar vida en un exoplaneta habitable, lo que transformaría nuestra comprensión de nuestro lugar en el Universo”, concluyó Madhusudhan. “Nuestros hallazgos son un paso prometedor hacia una comprensión más profunda de los mundos Hycean en esta búsqueda".

 

Referencia: Carbon-bearing Molecules in a Possible Hycean Atmosphere,

Nikku Madhusudhan, 1 Subhajit Sarkar,2 , ∗ Savvas Constantinou,1 , ∗ M˚ans Holmberg,1 , ∗ Anjali Piette,3 and Julianne I. Moses4 1 Institute of Astronomy, University of Cambridge, Cambridge, UK 2School of Physics and Astronomy, Cardiff University, Cardiff, UK 3Earth & Planets Laboratory, Carnegie Institution for Science, Washi

Ilustración de la portada:

El concepto de este artista muestra cómo podría verse el exoplaneta K2-18 b según datos científicos. K2-18 b, un exoplaneta 8,6 veces más masivo que la Tierra, orbita la fría estrella enana K2-18 en la zona habitable y se encuentra a 120 años luz de la Tierra. Una nueva investigación realizada con el telescopio espacial James Webb de NASA/ESA/CSA sobre K2-18 b ha revelado la presencia de moléculas que contienen carbono, incluidos metano y dióxido de carbono. La abundancia de metano y dióxido de carbono, y la escasez de amoníaco, apoyan la hipótesis de que puede haber un océano debajo de una atmósfera rica en hidrógeno en K2-18 b.

[Descripción de la imagen : Ilustración de un planeta exoplaneta y su estrella enana fría y roja sobre un fondo negro salpicado de algunas estrellas pequeñas. El planeta es grande, en primer plano a la derecha y la estrella es más pequeña, al fondo, abajo a la izquierda. El planeta tiene varios tonos de azul, con mechones de blanco esparcidos por todas partes. El borde izquierdo del planeta (el lado que mira a la estrella) está iluminado, mientras que el resto está en sombras. La estrella tiene un brillo rojo brillante.]

Crédito: NASA, CSA, ESA, J. Olmstead (STScI), N. Madhusudhan (Universidad de Cambridge)

2 visualizaciones0 comentarios
bottom of page