Los científicos miden la atmósfera de un planeta a 340 años luz de distancia

Un equipo internacional de científicos, utilizando el telescopio Gemini Earth Observatory en Chile, es el primero en medir directamente la cantidad de agua y monóxido de carbono en la atmósfera de un planeta en otro sistema solar a unos 340 años luz de distancia.

El equipo está dirigido por el profesor asociado Michael Lane de la Escuela de Exploración de la Tierra y el Espacio de la Universidad Estatal de Arizona, y los resultados se publicaron recientemente en la revista. naturaleza temperamental.

Hay miles de planetas conocidos fuera de nuestro sistema solar (llamados exoplanetas). Los científicos utilizan telescopios espaciales y terrestres para examinar cómo se forman estos exoplanetas y cómo se diferencian de los planetas de nuestro sistema solar.

En este estudio, Lane y su equipo se centraron en WASP-77Ab, un tipo de exoplaneta llamado «Júpiter caliente» porque es similar a Júpiter en nuestro sistema solar, pero con una temperatura de más de 2000 grados Fahrenheit.

Luego se enfocaron en medir la composición de su atmósfera para determinar qué elementos estaban presentes, en comparación con la estrella que orbita.

«Debido a sus tamaños y temperaturas, los Júpiter calientes son excelentes laboratorios para medir los gases atmosféricos y probar las teorías de la formación de planetas», dijo Lane.

Si bien todavía no podemos enviar naves espaciales a planetas fuera de nuestro sistema solar, los científicos pueden estudiar la luz de los exoplanetas utilizando telescopios. Los telescopios que utilizan para observar esta luz pueden ser del espacio, como el telescopio espacial Hubble, o de la Tierra, como los telescopios del Observatorio Gemini.

Lane y su equipo han estado muy involucrados en la medición de la composición atmosférica de exoplanetas usando el Hubble, pero obtener estas mediciones ha sido difícil. No solo existe una dura competencia por el tiempo del telescopio, los instrumentos Hubble solo miden agua (u oxígeno), y el equipo también necesita recolectar mediciones de monóxido de carbono (o carbono).

Aquí es donde el equipo se dirigió al Telescopio Gemini Sur.

«Necesitábamos probar algo diferente para responder a nuestras preguntas», dijo Lane. «Y nuestro análisis de las capacidades del sur de Géminis sugiere que podemos obtener mediciones muy precisas de la atmósfera».

Gemini South es un telescopio de 8,1 metros ubicado en una montaña en los Andes chilenos llamada Cerro Pachón, donde el aire muy seco y una capa de nubes insignificante lo convierten en una ubicación privilegiada para el telescopio. Es operado por NOIRLab (Laboratorio Nacional de Investigación de Astronomía Óptica e Infrarroja) de la National Science Foundation.

Usando el Telescopio Gemini Sur, con un instrumento llamado Espectrómetro Infrarrojo de Rejilla de Inmersión (IGRINS), el equipo observó el brillo térmico del exoplaneta mientras orbitaba su estrella anfitriona. A partir de este dispositivo, recopilaron información sobre la presencia y cantidades relativas de varios gases en la atmósfera.

Al igual que los satélites meteorológicos y climáticos que se utilizan para medir la cantidad de vapor de agua y dióxido de carbono en la atmósfera de la Tierra, los científicos pueden utilizar espectrómetros y telescopios, como IGRINS en Gemini South, para medir las cantidades de varios gases en otros planetas.

«Tratar de averiguar la composición de las atmósferas de los planetas es como intentar resolver un crimen con una huella dactilar», dijo Lane. «Una huella dactilar manchada no lo reduce mucho, pero una huella dactilar muy limpia y ordenada proporciona un identificador único para quien cometió el crimen».

Mientras que el telescopio espacial Hubble proporcionó al equipo una o dos huellas dactilares misteriosas, IGRINS en Gemini South le proporcionó al equipo un conjunto completo de huellas dactilares claras como el cristal.

Usando mediciones explícitas de agua y monóxido de carbono en la atmósfera de WASP-77Ab, el equipo pudo estimar las cantidades relativas de oxígeno y carbono en la atmósfera del exoplaneta.

«Estas cantidades estaban en línea con nuestras expectativas y son aproximadamente las mismas que las de la estrella anfitriona», dijo Lane.

Llevar grandes cantidades de gases ultrafinos a las atmósferas de los exoplanetas no solo es una hazaña técnica importante, especialmente con un telescopio terrestre, sino que también puede ayudar a los científicos a buscar vida en otros planetas.

«Este trabajo representa una demostración de cómo, en última instancia, los gases de firma biológica como el oxígeno y el metano pueden medirse en mundos potencialmente habitables en un futuro no muy lejano», dijo Lane.

Lo que Line y el equipo esperan hacer a continuación es repetir este análisis para varios planetas y crear una «muestra» de mediciones atmosféricas en al menos otros 15 planetas.

«Ahora estamos en el punto en el que podemos obtener medidas de abundancia de gas similares a las de los planetas de nuestro sistema solar. Medir las abundancias de carbono y oxígeno (y otros elementos) en las atmósferas de una muestra más grande de exoplanetas proporciona un contexto muy necesario para comprender los orígenes y la evolución de nuestros gigantes gaseosos como Júpiter y Saturno «.

También esperan ansiosos lo que pueden ofrecer los telescopios del futuro.

«Si podemos hacer esto con la tecnología actual, piense en lo que podremos hacer con los telescopios emergentes como el Telescopio Gigante de Magallanes», dijo Lane. «Es una posibilidad real de que para fines de esta década podamos utilizar el mismo método para explorar posibles señales de vida, que también contienen carbono y oxígeno, en planetas rocosos similares a la Tierra fuera de nuestro sistema solar».