El telescopio espacial James Webb ha captado por primera vez imágenes directas de dióxido de carbono de un planeta fuera del sistema solar, lo que sugiere que, más allá de la Vía Láctea, exoplanetas gigantes clave pudieron formarse como Júpiter y Saturno.
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El telescopio ha captado las imágenes en un planeta en HR 8799, un sistema multiplanetario a 130 años luz de distancia que durante mucho tiempo ha sido un objetivo clave para el estudio de la formación planetaria.
Las observaciones aportan pruebas fehacientes de que los cuatro planetas gigantes del sistema se formaron de manera muy parecida a Júpiter y Saturno, construyendo lentamente núcleos sólidos.
También confirman que Webb puede hacer algo más que inferir la composición atmosférica a partir de mediciones de la luz estelar: puede analizar directamente la química atmosférica planetaria.
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Además, al detectar la fuerte presencia de dióxido de carbono, el equipo ha demostrado que hay una fracción considerable de elementos más pesados, como carbono, oxígeno y hierro, en las atmósferas de estos planetas.
“Teniendo en cuenta lo que sabemos sobre la estrella en torno a la que orbitan, esto indica probablemente que se formaron por acreción del núcleo, lo cual, en el caso de los planetas que podemos ver directamente, es una conclusión apasionante”, afirma William Balmer, astrofísico de la Universidad Johns Hopkins, y director de la investigación.
El equipo ha publicado los detalles del estudio en la revista The Astrophysical Journal y ha incluido los datos de las observaciones de otro sistema exoplanetario (51 Eridani), situado a 96 años luz de distancia.
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Comprender nuestro Sistema Solar
HR 8799 es un sistema joven de unos 30 millones de años, con planetas aún calientes por su violenta formación, que emiten grandes cantidades de luz infrarroja, lo que proporciona a los científicos valiosos datos para comparar su formación con la de las estrellas o las enanas marrones.
Los planetas gigantes pueden formar construyendo 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. Saber qué modelo es más común puede dar a los científicos pistas para distinguir entre los tipos de planetas que encuentran en otros sistemas.
El objetivo es “comprender nuestro propio sistema solar, la vida y a nosotros mismos en comparación con otros sistemas exoplanetarios, para poder contextualizar nuestra existencia”, confiesa Balmer.
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Hasta ahora se han obtenido imágenes directas de muy pocos exoplanetas, ya que los planetas lejanos son miles de veces más débiles que sus estrellas.
Al captar imágenes directas en longitudes de onda específicas sólo accesibles con Webb, el equipo allana el camino para observaciones más detalladas que intentarán determinar si los objetos que ven orbitando otras estrellas son realmente planetas gigantes u otros objetos como enanas marrones, que se forman como estrellas pero no acumulan suficiente masa para encender la fusión nuclear.
Equipación del Webb
El hallazgo fue posible gracias a los coronógrafos de Webb, que permitieron al equipo buscar luz infrarroja en longitudes de onda que revelan gases específicos y otros detalles atmosféricos.
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Así, el equipo descubrió que los cuatro planetas HR 8799 contienen más elementos pesados de lo que se pensaba, otro indicio de que se formaron de la misma manera que 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 de Webb para observar planetas débiles cerca de estrellas brillantes.
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El equipo espera utilizar los coronógrafos de Webb para analizar más planetas gigantes y comparar su composición con los modelos teóricos.
