Planetas fuera de nuestro sistema solar

A medida que el Telescopio Espacial James Webb de la NASA observa una selección de los más de 5.000 nuevos mundos alienígenas que se ha confirmado que existen en nuestra galaxia, los científicos comenzarán a trazar una imagen más completa de su “vida”, desde el nacimiento hasta la muerte.

Hasta ahora, los científicos han descubierto que los exoplanetas, planetas fuera de nuestro sistema solar, vienen en una variedad de tamaños y tipos. Con su capacidad para revelar detalles nunca antes vistos del universo usando luz infrarroja, Webb probablemente resolverá debates de hace décadas sobre cómo se forman y mueren los planetas.

Desde un millón de millas de distancia, el observatorio medirá la composición de las atmósferas de los exoplanetas y sondeará su estructura en tres dimensiones. Y podría comenzar a darnos una mejor imagen de planetas como el nuestro: mundos que son pequeños, rocosos, potencialmente habitables y lo que se necesita para hacerlos.

“Estamos al borde de una explosión en nuestro conocimiento de las atmósferas de los exoplanetas”, dijo Joanna Teske, científica de la Institución Carnegie de Washington que codirige el Equipo de Observación Web con Natasha Batalha en el Centro de Investigación Ames en el Norte. . California.

“Sabremos algo más que solo su masa o volumen, y solo que está ahí”, dijo Teske. “Estamos empezando a ser capaces de mover la lupa”.

Busco planetas viveros y planetas jóvenes

Gran pregunta para los astrónomos: ¿Cómo se forman los planetas? Webb utilizará uno de sus instrumentos más sensibles, el instrumento de infrarrojo medio (MIRI), para examinar los discos de gas y polvo que orbitan estrellas jóvenes.

Los científicos quieren entender por qué estos discos contienen bucles y lagunas, dice Charles Beechman, director ejecutivo del Instituto de Ciencias de Exoplanetas de la NASA en Caltech y un actor clave en varios programas de monitoreo web. “¿Los planetas en proceso de formación abren estas brechas?” Preguntó.

Beachman y otros investigadores también buscarán restos de polvo que formen planetas en sistemas distantes para ver si se parecen a nuestro Cinturón de Kuiper, posibles enjambres de cometas en nuestro sistema solar exterior o el cinturón de asteroides entre Marte y Júpiter.

Varios programas se centrarán en planetas jóvenes de alta temperatura, que aún se están enfriando y contrayendo después de la formación.

El espectro de transmisión de un exoplaneta caliente gigante, WASP-96 b, revela la presencia de gases en su atmósfera, incluido el vapor de agua. El espectro, de la luz de las estrellas filtrada a través de la atmósfera del planeta, se creó utilizando el Espectrógrafo de Rift y el generador de imágenes de infrarrojo cercano del Telescopio Webb (NIRISS), y fue una de las primeras imágenes científicas de Webb publicadas.

Usando MIRI y el instrumento Espectrógrafo de infrarrojo cercano (NIRSpec) de Webb, el grupo de investigación recopilará lecturas espectroscópicas: luz difusa de los planetas en un espectro, produciendo una especie de huella digital de partículas en las atmósferas de estos planetas. Esto debería revelar propiedades como la química y la presencia de nubes, y proporcionar pistas clave sobre cómo surgieron estos planetas gigantes.

Los años intermedios: planetas grandes y pequeños

Los planetas en su madurez pueden decirnos si las características de los planetas de nuestro sistema solar, también en sus años intermedios, son comunes o raras.

Un equipo de observación de la Web planea sondear las profundidades del “Júpiter caliente” HD 189733 b, que ha sido observado por otros telescopios espaciales. Ligeramente más grande que nuestro propio Júpiter, este planeta orbita su estrella con tanta fuerza que un “año” toma solo dos días.

El equipo, que incluye a Tiffany Kataria, científica de exoplanetas del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California, llevará estas mediciones anteriores al siguiente nivel con el instrumento MIRI. Los investigadores realizarán mediciones espectroscópicas y “mapas de eclipses”, capturando las características de la atmósfera en las tres dimensiones a medida que el planeta pasa frente a su estrella.

Los planetas maduros incluyen mundos más pequeños, como planetas rocosos del tamaño de la Tierra y planetas que son un poco más grandes, pero aún más pequeños que Neptuno.

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Vista artística del telescopio espacial James Webb desplegado en el espacio. Crédito: NASA/Adriana Manrique Gutiérrez

“Estamos interesados ​​en comprender la diversidad y composición de las atmósferas planetarias entre el tamaño de la Tierra y Neptuno”, dijo Teske. Las “Super-Tierras” y los “mini-Neptunos” son los tipos de planetas más comunes en nuestra galaxia. Pero solo tenemos unos pocos ejemplos de mediciones atmosféricas de este tipo de planetas”.

Flotando en el fondo está la cuestión actual de la habitabilidad, especialmente con respecto a las súper-Tierras. “Estos planetas que son un poco más grandes que la Tierra, ¿podrían albergar condiciones habitables?” pregunta Tesky.

Estudios previos de telescopios espaciales han revelado planetas rocosos del tamaño de la Tierra que orbitan estrellas enanas rojas pequeñas y relativamente frías.

Webb buscará atmósferas en un famoso grupo planetario llamado TRAPPIST-1: siete planetas del tamaño aproximado de la Tierra en órbitas estrechas alrededor de una estrella de menos del 10 por ciento del tamaño del Sol. Un programa científico se centrará en TRAPPIST-1e, que orbita en medio de la zona habitable de TRAPPIST-1. Usando NIRSpec, un equipo dirigido por Nicole Lewis de la Universidad de Cornell intentará obtener lecturas espectroscópicas de la atmósfera del planeta, si ya tiene una.

Después de la desaparición, ¿una segunda vida para algunos sistemas planetarios?

Entre los mundos menos explorados por la existencia de exoplanetas se encuentra la etapa final. Sin embargo, un sorprendente descubrimiento reciente reveló un planeta en órbita alrededor de una enana blanca, la corteza marchita de una estrella pasada.

Un equipo de observación dirigido por el investigador de la Universidad de Cornell Ryan MacDonald utilizará NIRSpec para buscar una firma atmosférica alrededor de un planeta del tamaño de Júpiter, un experimento experimental para una pregunta aún más emocionante.

“He trabajado durante muchos años en la posibilidad de planetas habitables alrededor de enanas blancas”, dijo. Esto incluirá la búsqueda de “biofirmas”, signos de biología activa, en planetas en sistemas que ahora se consideran muertos.

Las observaciones del telescopio de Webb prometen una expansión exponencial del conocimiento: biografías completas de los exoplanetas, desde el nacimiento hasta la muerte y la vida nuevamente.

“El objetivo es comenzar a tomar medidas para comprender estos planetas, no solo planeta por planeta, sino como una población completa”, dijo Teske. “Las capacidades sin precedentes de JWST ayudarán a que esto sea posible, marcando el comienzo de una nueva era en la ciencia de los exoplanetas”.

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