Los astrónomos han revelado la primera fotografía de un exoplaneta tomada por el Telescopio Espacial James Webb (JWST) de la NASA. La imagen muestra la mancha brillante de un mundo siete veces más pesado que Júpiter que orbita una estrella a casi 400 años luz de distancia. El resultado innovador es el último de una serie de hallazgos tempranos de exoplanetas del telescopio, y una prueba de tecnologías que permitirán obtener imágenes directas de planetas similares a la Tierra por parte de futuros telescopios espaciales.
“Es estimulante”, dijo Aaryn Carter, astrónomo de la Universidad de California, Santa Cruz, y parte del equipo que procesó la imagen. “El resultado es, sinceramente, excelente”.
JWST, un telescopio décadas en la fabricación que se lanzó en diciembre de 2021 y ahora flota a un millón de millas de la Tierra, entró en pleno funcionamiento este verano. Ya ha observado galaxias distantes en los albores del universo y ha tomado vistas exquisitas de Júpiter, entre otros primeros resultados. Los astrónomos dicen que el telescopio también está funcionando 10 veces mejor de lo esperado en la observación de exoplanetas.
La nueva imagen, descrita en un documento de acompañamiento publicado en línea anoche, proviene de un equipo dirigido por el astrofísico Sasha Hinkley en la Universidad de Exeter en el Reino Unido. Los investigadores apuntaron a JWST a la estrella de giro rápido HIP 65426, donde ya se sabía que existía un planeta; el instrumento SPHERE en el Very Large Telescope de Chile por primera vez fotografiado el planeta en 2017. El equipo de Hinkley buscó probar y caracterizar la capacidad de JWST para ver el planeta, llamada HIP 65426 b.
Los astrónomos han captado imágenes directamente de unas dos docenas de exoplanetas, pero JWST ampliará en gran medida la capacidad utilizando su espejo hexagonal de 6.5 metros de ancho, superando a cualquier observatorio terrestre. “Es un momento de promesa”, dijo bruce macintosh, astrofísico y director entrante de los Observatorios de la Universidad de California.
joven gigante caliente
Para fotografiar HIP 65426 b, JWST bloqueó la luz de su estrella anfitriona usando una pequeña máscara conocido como coronógrafo. Esto reveló el planeta en órbita, que es miles de veces más débil, como "una luciérnaga alrededor de un reflector", dijo Hinkley.
HIP 65426 b orbita unas 100 veces más lejos de su estrella que la Tierra del sol, y tarda 630 años en completar una órbita. Esta distancia significa que es más fácil ver el planeta contra el resplandor de la estrella; eso, junto con el calor extremo del planeta y, por lo tanto, el brillo (tiene una temperatura abrasadora de alrededor de 900 grados centígrados, una fiebre que quedó de su formación hace solo 14 millones de años) lo convierte en un objetivo principal para la obtención de imágenes directas. “Tiene una temperatura similar a la llama de una vela”, dijo beth biller, un astrónomo de la Universidad de Edimburgo que codirigió el equipo.
El tamaño y la sensibilidad de JWST le permitieron recolectar más luz de este planeta que cualquier otro observatorio anterior. (Su foto se ve más granulada que la de SPHERE solo porque JWST observa longitudes de onda infrarrojas más largas). Esto permitió a Hinkley, Biller y su equipo refinar la estimación de la masa del planeta, que fijaron en unas siete masas de Júpiter, menos que la estimación de SPHERE de aproximadamente 10 Sus resultados también ayudan a precisar el radio del planeta, que es 1.4 veces el de Júpiter. Los modelos simples de evolución planetaria no pueden explicar fácilmente la combinación de propiedades de este mundo; Carter señaló que los nuevos datos precisos permitirán a los científicos comparar modelos entre sí y "reforzar nuestra comprensión".
Las características de la superficie de HIP 65426 b no son visibles en la imagen, pero Biller dijo que "probablemente se vería con bandas" como Júpiter, con cinturones causados por variaciones en la temperatura y la composición, y podría tener manchas en su atmósfera causadas por tormentas o vórtices.
El planeta gigante es inhóspito para la vida tal como la conocemos, pero representa una clase de planetas grandes sobre los que los científicos están ansiosos por aprender más. Júpiter probablemente jugó un papel clave en esculpir nuestro sistema solar, tal vez permitiendo que la vida en la Tierra se arraigue. “Sería bueno saber si eso funciona en otros sistemas solares”, dijo Macintosh.
Debido a que JWST es mucho más estable de lo esperado, los científicos dicen que debería poder fotografiar exoplanetas más pequeños de lo previsto, quizás tan pequeños como un tercio de la masa de Júpiter. "Podríamos imaginar cosas como Neptuno y Urano que nunca antes habíamos imaginado directamente", dijo emily rickman, astrónomo del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Maryland, que opera JWST.
Ahora que el coronógrafo de JWST ha pasado su prueba de manejo, Hinkley cree que los astrónomos harán fila para usarlo para tomar fotos de otro mundo. Él espera ver "definitivamente docenas" al final de la vida útil del telescopio. “Espero que sean más como cientos”.
Mirando a escondidas en cielos lejanos
Además de la foto del exoplaneta, el equipo de Hinkley anunciará en los próximos días que han descubierto una serie de moléculas en la atmósfera de una supuesta enana marrón, a veces conocida como "estrella fallida", que orbita alrededor de una estrella compañera. Casi 20 veces más pesado que Júpiter, el objeto tiene una masa justo por debajo del umbral donde podría comenzar la fusión en su núcleo.
Usando un instrumento en JWST que separa las frecuencias de la luz, un proceso llamado espectroscopia, los científicos encontraron agua, metano, dióxido de carbono y sodio, todo revelado con un nivel de detalle sin precedentes. También detectaron nubes de sílice parecidas al humo en la atmósfera de la enana marrón candidata, algo insinuado antes en tales objetos pero nunca establecido. “En mi opinión, este es el espectro más grande jamás obtenido de un compañero subestelar”, dijo Hinkley. “Nunca habíamos visto algo así”.
El descubrimiento sigue a un anuncio de la semana pasada, cuando un equipo diferente de astrónomos informó que habían usado JWST para detectar dióxido de carbono en un exoplaneta gigante llamado WASP-39 b ubicado a 650 años luz de la Tierra, la primera vez que se ve el gas en un exoplaneta. También vieron una molécula misteriosa en la atmósfera. Ese mismo equipo también está estudiando dos mundos gigantes más, y se esperan resultados en los próximos meses que ayudarán a armar una imagen casi completa de la composición atmosférica de gigantes gaseosos como estos. “Ese es el poder de James Webb”, dijo frijol jacob, astrónomo de la Universidad de Chicago y colíder del equipo.
Las observaciones también crearán un "inventario químico" que mostrará lo que JWST podría detectar en los cielos de mundos rocosos más pequeños más similares a la Tierra, dijo el líder del equipo. Natalia Batalha, astrofísico en Santa Cruz. Ella dijo que el equipo planea "empujar a JWST a sus límites" en sus próximas observaciones de gigantes gaseosos, que "nos dirán lo que podemos hacer en los planetas terrestres".
Otros equipos están realizando las primeras observaciones JWST de TRAPENISTA-1, una estrella enana roja relativamente cercana orbitada por siete mundos rocosos del tamaño de la Tierra. Varios de estos planetas se encuentran en la zona habitable de la estrella, donde las condiciones que favorecen el agua líquida e incluso la vida pueden ser posibles. Si bien JWST no puede obtener imágenes directas de los planetas, la espectroscopia ayudará a identificar los gases en sus atmósferas, posiblemente incluso indicios de gases que podrían significar actividad biológica. “Lo que realmente queremos es Tierras”, dijo Macintosh.
