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Cuando el telescopio más potente del mundo se lance al espacio este año, los científicos sabrán si los planetas del tamaño de la Tierra en nuestra "vecindad solar" tienen un requisito clave para la vida: una atmósfera.
Estos planetas orbitan alrededor de una enana M, el tipo de estrella más pequeño y común de la galaxia. Los científicos desconocen actualmente la frecuencia con la que los planetas similares a la Tierra que rodean este tipo de estrella tienen características que los harían habitables.
"Como punto de partida, es importante saber si los planetas pequeños y rocosos que orbitan alrededor de las enanas M tienen atmósferas", dijo Daria Pidhorodetska, estudiante de doctorado en el Departamento de Ciencias de la Tierra y Planetarias de la UC Riverside. "Si es así, se abre la búsqueda de vida fuera de nuestro sistema solar".
Para ayudar a llenar este vacío en la comprensión, Pidhorodetska y su equipo estudiaron si el telescopio espacial James Webb, que se lanzará pronto, o el telescopio espacial Hubble, actualmente en órbita, son capaces de detectar atmósferas en estos planetas. También modelaron los tipos de atmósferas que probablemente se encontrarían, si es que existen, y cómo podrían distinguirse unas de otras. El estudio se ha publicado en la revista Astronomical Journal.
La estrella en el centro del estudio es una enana M llamada L 98-59, que mide sólo el 8% de la masa de nuestro sol. Aunque es pequeña, está a sólo 35 años luz de la Tierra. Su brillo y relativa cercanía la convierten en un objetivo ideal para su observación.
Poco después de formarse, las enanas M pasan por una fase en la que pueden brillar dos órdenes de magnitud más de lo normal. La fuerte radiación ultravioleta durante esta fase tiene el potencial de secar sus planetas en órbita, evaporando cualquier agua de la superficie y destruyendo muchos gases de la atmósfera.
"Queríamos saber si la ablación era completa en el caso de los dos planetas rocosos, o si esos mundos terrestres eran capaces de reponer sus atmósferas", dijo Pidhorodetska.
Los investigadores modelaron cuatro escenarios atmosféricos diferentes: uno en el que los mundos L 98-59 están dominados por el agua, otro en el que la atmósfera está compuesta principalmente por hidrógeno, una atmósfera de dióxido de carbono similar a la de Venus, y otro en el que el hidrógeno de la atmósfera escapó al espacio, dejando sólo oxígeno y ozono.
Descubrieron que los dos telescopios podían ofrecer información complementaria mediante las observaciones de tránsito, que miden la caída de luz que se produce cuando un planeta pasa por delante de su estrella. Los planetas L 98-59 están mucho más cerca de su estrella que la Tierra del Sol. Completan sus órbitas en menos de una semana, lo que hace que las observaciones de tránsito por telescopio sean más rápidas y rentables que la observación de otros sistemas en los que los planetas están más alejados de sus estrellas.
"Bastarían unos pocos tránsitos con el Hubble para detectar o descartar una atmósfera dominada por el hidrógeno o el vapor sin nubes", dijo Schwieterman. "Con tan sólo 20 tránsitos, Webb nos permitiría caracterizar los gases en atmósferas pesadas dominadas por el dióxido de carbono o el oxígeno".
De los cuatro escenarios atmosféricos que los investigadores consideraron, Pidhorodetska dijo que la atmósfera seca dominada por el oxígeno es la más probable.
"La cantidad de radiación que reciben estos planetas a esa distancia de la estrella es intensa", dijo.
Aunque es posible que no tengan atmósferas que se presten a la vida en la actualidad, estos planetas pueden ofrecer una importante visión de lo que podría ocurrirle a la Tierra en condiciones diferentes, y de lo que podría ser posible en mundos similares a la Tierra en otros lugares de la galaxia.
El sistema L 98-59 no se descubrió hasta 2019, y Pidhorodetska dijo que está emocionada por obtener más información sobre él cuando se lance Webb a finales de este año.
"Estamos en el precipicio de revelar los secretos de un sistema estelar que estaba oculto hasta hace muy poco", dijo Pidhorodetska.
Fuentes, créditos y referencias:
Daria Pidhorodetska et al, L 98-59: A Benchmark System of Small Planets for Future Atmospheric Characterization, The Astronomical Journal (2021). DOI: 10.3847/1538-3881/ac1171
Imágen: Concepción artística del telescopio espacial James Webb, sucesor del telescopio espacial Hubble. Crédito: NASA