Primeras imágenes de dióxido de carbono fuera del sistema solar

El telescopio espacial James Webb ha capturado sus primeras imágenes directas de dióxido de carbono en un planeta fuera del sistema solar en HR 8799, un sistema multiplanetario a 130 años luz de distancia que durante mucho tiempo ha sido un objetivo clave para los estudios de formación de planetas, tal y como informan expertos de la Universidad Johns Hopkins (Estados Unidos). Un análisis de las observaciones, que también incluyeron un sistema a 96 años luz de distancia llamado 51 Eridani, aparece en 'The Astrophysical Journal'.

Las observaciones recogidas en este nuevo artículo proporcionan evidencia sólida de que los cuatro planetas gigantes del sistema se formaron de forma muy similar a Júpiter y Saturno, mediante la lenta formación de núcleos sólidos. También confirman que el Webb puede hacer más que inferir la composición atmosférica a partir de mediciones de la luz estelar: puede analizar directamente la composición química de las atmósferas de los exoplanetas.

"Al detectar estas fuertes formaciones de dióxido de carbono, hemos demostrado que existe una fracción considerable de elementos más pesados, como carbono, oxígeno y hierro, en las atmósferas de estos planetas. Dado lo que sabemos sobre la estrella que orbitan, esto probablemente indica que se formaron por acreción del núcleo, lo cual, para planetas que podemos ver directamente, es una conclusión emocionante", apunta William Balmer, astrofísico de la Universidad Johns Hopkins que dirigió el trabajo.

HR 8799 es un sistema joven de unos 30 millones de años, una fracción de los 4.600 millones de años de nuestro sistema solar. Aún calientes debido a su violenta formación, los planetas HR 8799 emiten grandes cantidades de luz infrarroja que proporcionan a los científicos datos valiosos sobre cómo se compara su formación con la de estrellas o enanas marrones.

Los planetas gigantes pueden formarse de dos maneras: formando lentamente núcleos sólidos que atraen gas, como nuestro sistema solar, o colapsando rápidamente desde el disco de enfriamiento de una estrella joven hasta convertirse en objetos masivos. Conocer cuál modelo es más común puede dar a los científicos pistas para distinguir entre los tipos de planetas que encuentran en otros sistemas.

"Nuestra esperanza con este tipo de investigación es comprender nuestro propio sistema solar, la vida y a nosotros mismos en comparación con otros sistemas exoplanetarios, para poder contextualizar nuestra existencia", destaca Balmer. "Queremos tomar fotografías de otros sistemas solares y ver en qué se parecen o se diferencian del nuestro. A partir de ahí, podemos intentar comprender cuán extraño es realmente nuestro sistema solar, o cuán normal es".

Se han fotografiado directamente muy pocos exoplanetas, ya que los planetas distantes son miles de veces más débiles que sus estrellas. Al capturar imágenes directas en longitudes de onda específicas solo accesibles con el Webb, el equipo allana el camino para realizar observaciones más detalladas que determinen si los objetos que observan orbitando otras estrellas son realmente planetas gigantes o objetos como enanas marrones, que se forman como estrellas, pero no acumulan suficiente masa para iniciar la fusión nuclear.

El logro fue posible gracias a los coronógrafos del Webb, que bloquean la luz de estrellas brillantes, como ocurre en un eclipse solar, para revelar mundos que de otro modo estarían ocultos. Esto permitió al equipo buscar luz infrarroja en longitudes de onda que revelan gases específicos y otros detalles atmosféricos.

Al analizar el rango de longitud de onda de 3 a 5 micrómetros, el equipo descubrió que los cuatro planetas HR 8799 contienen más elementos pesados de lo que se creía, otro indicio de que se formaron de forma similar a los gigantes gaseosos de nuestro sistema solar. Las observaciones también revelaron la primera detección del planeta más interno, HR 8799 e, a una longitud de onda de 4,6 micrómetros, y de 51 Eridani b a 4,1 micrómetros, lo que demuestra la sensibilidad del Webb para observar planetas tenues cerca de estrellas brillantes.

El equipo espera utilizar los coronógrafos de Webb para analizar más planetas gigantes y comparar su composición con los modelos teóricos. "Estos planetas gigantes tienen implicaciones muy importantes", finaliza Balmer. "Si estos enormes planetas actúan como bolas de bolos recorriendo nuestro sistema solar, pueden perturbar, proteger o, en menor medida, hacer ambas cosas a planetas como el nuestro. Por lo tanto, comprender mejor su formación es crucial para comprender la formación, la supervivencia y la habitabilidad de planetas similares a la Tierra en el futuro".