Webb capta imágenes de exoplanetas gigantes y detecta dióxido de carbono

El telescopio espacial James Webb ha logrado una nueva hazaña en la exploración de exoplanetas al capturar imágenes directas de varios gigantes gaseosos dentro del icónico sistema HR 8799. Este sistema, ubicado a 130 años luz de la Tierra, ha sido un objetivo clave en el estudio de la formación planetaria.

Esta imagen muestra el sistema planetario HR 8799. El fondo de la imagen es negro. En el centro, hay un símbolo que representa una estrella etiquetada como HR 8799, la cual bloquea la luz de la estrella anfitriona. Cuatro exoplanetas, que aparecen como puntos difusos, rodean la estrella en la imagen. Crédito: NASA, ESA, CSA, STScI, W. Balmer (JHU), L. Pueyo (STScI), M. Perrin (STScI).

Las observaciones de Webb revelan que los cuatro exoplanetas gigantes de HR 8799 son ricos en dióxido de carbono, lo que proporciona pruebas contundentes de que se formaron de manera similar a Júpiter y Saturno. Este proceso, conocido como acreción de núcleo, implica la acumulación de sólidos que posteriormente atraen gas desde un disco protoplanetario.

«Al detectar estas intensas señales de dióxido de carbono, hemos demostrado que hay una fracción significativa de elementos pesados, como carbono, oxígeno e hierro, en las atmósferas de estos planetas», explicó William Balmer, de la Universidad Johns Hopkins. «Esto refuerza la hipótesis de que se formaron a través de la acreción de núcleo, lo cual es un hallazgo emocionante para planetas que podemos observar directamente».

El estudio, publicado en The Astrophysical Journal, también incluye observaciones del sistema 51 Eridani, situado a 97 años luz.

Esta imagen muestra el exoplaneta 51 Eri b. La mayor parte de la imagen es negra, con algunos tenues puntos rojos residuales visibles en la región central. En el centro de la imagen, hay un símbolo que representa una estrella etiquetada como 51 Eri, la cual bloquea la luz de la estrella anfitriona. Crédito: NASA, ESA, CSA, STScI, W. Balmer (JHU), L. Pueyo (STScI), M. Perrin (STScI).

Un sistema planetario joven y revelador

HR 8799 tiene aproximadamente 30 millones de años, una edad relativamente joven en comparación con los 4.600 millones de años de nuestro sistema solar. Debido a su reciente formación, los planetas en este sistema aún emiten grandes cantidades de luz infrarroja, lo que proporciona datos valiosos sobre su composición y evolución.

Existen dos mecanismos principales para la formación de planetas gigantes: la acreción de núcleo, en la que materiales sólidos forman un núcleo lo suficientemente masivo para atraer gas; y la inestabilidad del disco, donde el gas se fragmenta rápidamente en estructuras masivas. Determinar cuál de estos procesos es más común ayudará a los astrónomos a caracterizar los exoplanetas en otros sistemas.

«Nuestro objetivo con este tipo de investigación es comprender mejor nuestro propio sistema solar en comparación con otros sistemas planetarios», agregó Balmer. «Queremos capturar imágenes de otros sistemas solares y analizar sus similitudes y diferencias con el nuestro».

Tecnología avanzada para detectar mundos ocultos

De los casi 6.000 exoplanetas descubiertos hasta la fecha, pocos han sido fotografiados directamente, ya que incluso los gigantes gaseosos son mucho más débiles en brillo que sus estrellas anfitrionas. Las imágenes de HR 8799 y 51 Eridani fueron posibles gracias a la cámara NIRCam de Webb, equipada con un coronógrafo que bloquea la luz estelar para revelar los planetas cercanos.

Gracias a esta tecnología, el equipo pudo detectar la luz infrarroja emitida por los planetas en longitudes de onda absorbidas por ciertos gases. Los resultados muestran que los cuatro planetas de HR 8799 contienen más elementos pesados de lo que se pensaba anteriormente.

Crédito: NASA, ESA, CSA, STScI, W. Balmer (JHU), L. Pueyo (STScI), M. Perrin (STScI).

«Las capacidades únicas de Webb nos están permitiendo explorar por primera vez la diversidad de los planetas que hemos podido observar directamente», comentó Emily Rickman, de la Agencia Espacial Europea y coautora del estudio. «Estas nuevas observaciones reiteran el valor del sistema HR 8799 como clave para comprender la formación de sistemas exoplanetarios y el nuestro propio».

El equipo planea realizar más observaciones para determinar si algunos de los objetos detectados alrededor de otras estrellas son realmente planetas gigantes o, en su lugar, enanas marrones, objetos que se forman como estrellas pero que no alcanzan la masa suficiente para iniciar la fusión nuclear.

«Todavía no sabemos cuán común es este proceso de formación para los planetas que podemos ver directamente», afirmó Laurent Pueyo, astrónomo del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Baltimore. «Pero estamos planeando más observaciones con Webb para responder esa pregunta».

Con estos hallazgos, el flamante telescopio espacial sigue demostrando su capacidad para revolucionar la astronomía exoplanetaria y proporcionar pistas cruciales sobre la diversidad de los sistemas planetarios en nuestra galaxia.

Fuente: ESA/Webb. Edición: MP.