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Un estudio internacional liderado por investigadores canadienses ha revelado nuevos detalles sobre la atmósfera de GJ 9827 d, un exoplaneta que orbita la estrella GJ 9827 en la constelación de Piscis, a unos 98 años luz de la Tierra, utilizando el telescopio espacial James Webb.
La investigación encontró que la atmósfera de este planeta contiene una alta concentración de moléculas pesadas, incluyendo una cantidad significativa de vapor de agua, lo que lleva a los astrónomos a considerarlo un posible «mundo de vapor».
El estudio, publicado en Astrophysical Journal Letters, fue dirigido por Caroline Piaulet-Ghorayeb, candidata a doctorado en el Instituto Trottier para la Investigación de Exoplanetas (IREx) de la Universidad de Montreal, en colaboración con científicos de todo el mundo.
A principios de este año, investigadores de IREx habían detectado agua en la atmósfera de GJ 9827 d utilizando datos del telescopio espacial Hubble, confirmando que, con un tamaño aproximado dos veces mayor que la Tierra, es el exoplaneta más pequeño con una atmósfera confirmada.
Estos hallazgos abren nuevas posibilidades en la búsqueda de vida más allá de nuestro sistema solar y mejoran nuestra comprensión sobre la formación y composición planetaria.
Durante años, los científicos se han enfocado en detectar atmósferas de gigantes gaseosos y mini-Neptunos, planetas mucho más grandes que la Tierra con atmósferas dominadas por hidrógeno, como Júpiter y Neptuno en nuestro sistema solar.
Sin embargo, hasta ahora, detectar atmósferas alrededor de planetas más pequeños y cercanos en tamaño al nuestro ha sido un objetivo difícil de alcanzar.
«Por el momento, todos los planetas con atmósferas detectadas son gigantes o, en el mejor de los casos, mini-Neptunos», señaló Piaulet-Ghorayeb, autora principal del estudio. «Estos planetas tienen atmósferas compuestas principalmente de hidrógeno, lo que los hace más parecidos a los gigantes gaseosos de nuestro sistema solar que a los planetas terrestres como la Tierra, cuyas atmósferas están dominadas por elementos más pesados».
Lo que distingue a GJ 9827 d es la composición de su atmósfera. Piaulet-Ghorayeb demostró que, a diferencia de las aquellas dominadas por hidrógeno de planetas más grandes, la atmósfera de GJ 9827 d es rica en moléculas más pesadas, con una cantidad notable de vapor de agua.
Este descubrimiento representa la primera detección sólida de una atmósfera exoplanetaria donde el hidrógeno no es el componente dominante, sugiriendo en su lugar una atmósfera densa y rica en agua.
«Su peso molecular es más cercano al de las atmósferas ricas en dióxido de carbono o nitrógeno que actualmente estamos buscando en planetas rocosos más pequeños, donde eventualmente buscaremos signos de vida», dijo Piaulet-Ghorayeb.
Ella y su equipo realizaron las observaciones utilizando el instrumento canadiense NIRISS en el Webb. A través de espectroscopía de transmisión, analizaron la luz estelar que pasaba a través de la atmósfera del planeta mientras transitaba frente a su estrella anfitriona, GJ 9827. Luego combinaron estas nuevas observaciones con los datos previos del Hubble para demostrar con confianza que las características espectrales observadas provienen de la atmósfera del planeta y no de la estrella anfitriona.
Finalmente, los científicos pudieron distinguir entre dos tipos de atmósferas para este planeta: una con nubes y pocos elementos pesados, dominada por hidrógeno con trazas de agua; y otra más densa, con abundantes elementos pesados y gran cantidad de agua.
Debido a la cercanía de GJ 9827 d a su estrella, su atmósfera probablemente sea una mezcla de gas en un estado denso y sobrecalentado, en lugar de tener capas o nubes diferenciadas.
Aunque GJ 9827 d no se considera habitable debido a su proximidad a su estrella y a sus altas temperaturas superficiales (alrededor de 350 °C), esta detección representa un gran avance en la búsqueda de ambientes habitables.
La presencia de una atmósfera densa y rica en agua en un planeta pequeño como GJ 9827 d proporciona una prueba de que este tipo de atmósferas existen y pueden ser estudiadas con la precisión del Webb. Esto hace que la perspectiva de encontrar planetas habitables, similares a la Tierra, sea más plausible en el futuro.
«Dimos un gran paso hacia el objetivo de buscar atmósferas en planetas más pequeños y de tipo terrestre», afirmó Piaulet-Ghorayeb. «GJ 9827 d es el primer planeta en el que detectamos una atmósfera rica en moléculas pesadas, similar a la de los planetas terrestres del sistema solar, y el primer ejemplo confirmado en mucho tiempo de un “mundo de vapor” propuesto por la comunidad científica».
Estos «mundos de vapor» se caracterizan por atmósferas gruesas y ricas en agua, sin hielo ni agua líquida en la superficie, manteniendo atmósferas de vapor debido a su cercanía a sus estrellas. Son como las lunas heladas Europa y Ganímedes, pero lo suficientemente cerca de sus estrellas como para que el agua aparezca como vapor en la atmósfera, y no bajo una capa de hielo.
Los astrónomos esperan que futuras observaciones de GJ 9827 d con el Webb, planificadas para los próximos meses, aporten más información sobre los componentes de su atmósfera de vapor.
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