Podríamos estar al borde de un gran avance en la búsqueda de otros mundos que puedan albergar vida.

Representación artística del exoplaneta rocoso GJ 486 b orbitando su estrella. Crédito: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI).

Los astrónomos utilizaron el telescopio espacial James Webb (JWST) para observar el vapor de agua alrededor de un planeta rocoso distante. El vapor de agua podría indicar la presencia de una atmósfera, empero, los científicos detrás del descubrimiento advierten que este vapor de agua podría provenir de la estrella anfitriona del mundo en lugar del planeta mismo.

«El vapor de agua en una atmósfera en un planeta rocoso caliente representaría un gran avance para la ciencia de los exoplanetas», dijo en un comunicado Kevin Stevenson, investigador principal detrás de los hallazgos e investigador del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins. «Pero debemos tener cuidado y asegurarnos de que la estrella no sea la culpable».

El exoplaneta, designado GJ 486 b, orbita una estrella enana roja ubicada a 26 años luz de distancia en la constelación de Virgo. Aunque tiene tres veces la masa de la Tierra, es menos de un tercio del tamaño de nuestro planeta. GJ 486 b tarda menos de 1,5 días terrestres en orbitar su estrella y probablemente esté bloqueado por mareas con la enana roja, lo que significa que muestra perpetuamente la misma cara a su estrella.

Las enanas rojas como la estrella madre de GJ 486 b son la forma más común de estrellas en el cosmos, lo que significa que, estadísticamente hablando, es más probable que se encuentren exoplanetas rocosos orbitando un objeto estelar de este tipo.

Las estrellas enanas rojas también son más frías que otros tipos de estrellas, lo que significa que un planeta debe orbitarlas estrechamente para mantenerse lo suficientemente caliente como para albergar agua líquida, un elemento vital necesario para la vida. Pero, las enanas rojas también emiten una violenta y poderosa radiación ultravioleta y de rayos X cuando son jóvenes que destruirían las atmósferas de los planetas que están demasiado cerca, lo que podría hacer que esos exoplanetas sean muy inhóspitos para la vida.

Eso significa que los astrónomos actualmente están ansiosos por descubrir si un planeta rocoso en un entorno tan duro podría lograr formar una atmósfera y luego aferrarse a ella el tiempo suficiente para que la vida se afiance —un proceso que tomó alrededor de mil millones de años en la Tierra—.

En un intento por responder a esta pregunta, el equipo apuntó el JWST y su espectrógrafo de infrarrojo cercano (NIRSpec) hacia GJ 486 b y observó el planeta mientras cruzaba o transitaba por la cara de su estrella. A pesar de que el planeta está extremadamente cerca de su estrella y tiene una temperatura de 800 grados Fahrenheit (430 grados Celsius) que lo hace desfavorable para el agua líquida, los astrónomos descubrieron rastros de vapor de agua.

El hecho de que GJ 486 b transite por su estrella desde nuestra perspectiva significa que cuando está frente a la enana roja, la luz de la estrella brilla a través de la atmósfera del exoplaneta. Diferentes elementos y compuestos químicos absorben y emiten varias longitudes de onda de luz que permiten identificarlos, por lo que mirar la luz que emana del planeta durante un viaje alrededor de su estrella puede revelar de qué está hecha su atmósfera potencial. La búsqueda de estas huellas dactilares químicas en la luz estelar filtrada por la atmósfera se denomina «espectroscopia de transmisión».

Los astrónomos observaron GJ 486 b con el JWST durante dos tránsitos, cada uno de los cuales duró solo una hora. Luego analizaron los datos recopilados utilizando tres métodos distantes que mostraron el mismo patrón :  un espectro plano con un pico interesante en la luz infrarroja de onda corta. Determinaron que la causa más probable de este pico era el vapor de agua.

«Vemos una señal y es casi seguro que se debe al agua», dijo la autora principal de la investigación y astrónoma de la Universidad de Arizona, Sarah Moran. «Pero aún no podemos decir si esa agua es parte de la atmósfera del planeta —lo que significa que el planeta tiene una atmósfera— o si solo estamos viendo una firma de agua proveniente de la estrella».

El vapor de agua se ha visto previamente en las manchas estelares, a las que llamamos manchas solares en nuestra propia estrella, el Sol. Estos puntos son regiones más oscuras y frías de las estrellas que se forman cuando altas concentraciones del campo magnético en el interior de una estrella suben a su superficie. Estas regiones pueden formar perturbaciones como erupciones solares o eyecciones de masa coronal (CME).

Aunque la estrella anfitriona de GJ 486 b es más fría que el Sol, el vapor de agua aún podría concentrarse en las manchas estelares. Si ese es el caso, esto podría crear una señal que imite una atmósfera planetaria.

«No observamos evidencia de que el planeta cruzara ninguna mancha estelar durante los tránsitos. Pero eso no significa que no haya manchas en otras partes de la estrella», señaló en el comunicado el coautor de la investigación y científico de la Universidad de Michigan, Ryan MacDonald.

Si hay una atmósfera alrededor de GJ 486 b, entonces la radiación de su estrella enana roja la erosionará constantemente, lo que significa que debe reponerse con el vapor del interior del exoplaneta expulsado por la actividad volcánica.

Para determinar si este vapor de agua proviene de una atmósfera alrededor de este exoplaneta y cuánta agua hay presente, los astrónomos deberán seguir observando a GJ 486 b y su estrella. Para hacer esto, el Instrumento de Infrarrojo Medio (MIRI) del JWST examinará el sistema, enfocándose en el «lado diurno» que mira permanentemente a las estrellas del planeta.

Si GJ 486 b tiene una atmósfera delgada o no tiene atmósfera, entonces la región más caliente de su lado diurno debería estar directamente debajo de la estrella enana roja. Sin embargo, si este punto más caliente se compensa, esto podría indicar la presencia de una atmósfera lo suficientemente gruesa como para hacer circular el calor.

La investigación del equipo ha sido aceptada para su publicación en Astrophysical Journal Letters. Una versión preimpresa está disponible en arXiv.org.

Fuente: NASA. Edición: MP.