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Un equipo internacional de científicos, utilizando el telescopio terrestre del Observatorio Gemini en Chile, es el primero en medir directamente la cantidad tanto de agua como de monóxido de carbono en la atmósfera de un planeta de otro sistema solar situado a unos 340 años luz. El equipo está dirigido por el profesor adjunto Michael Line, de la Escuela de Exploración Terrestre y Espacial de la Universidad Estatal de Arizona, y los resultados se han publicado recientemente en la revista Nature.
Para este estudio, Line y su equipo se centraron en el planeta "WASP-77Ab", un tipo de exoplaneta llamado "Júpiter caliente" porque son como el Júpiter de nuestro sistema solar, pero con una temperatura superior a los 2.000 grados Fahrenheit.
A continuación, se centraron en medir la composición de su atmósfera para determinar qué elementos están presentes, en comparación con la estrella que orbita.
Aunque todavía no podemos enviar naves espaciales a planetas más allá de nuestro sistema solar, los científicos pueden estudiar la luz de los exoplanetas con telescopios. Los telescopios que utilizan para observar esta luz pueden estar en el espacio, como el telescopio espacial Hubble, o desde tierra, como los telescopios del Observatorio Gemini.
Line y su equipo han estado muy involucrados en la medición de las composiciones atmosféricas de los exoplanetas utilizando el Hubble, pero la obtención de estas mediciones fue un reto. No sólo hay una fuerte competencia por el tiempo del telescopio, sino que los instrumentos del Hubble sólo miden el agua (u oxígeno) y el equipo tenía que recoger también mediciones de monóxido de carbono (o carbono).
Aquí es donde el equipo recurrió al telescopio Gemini Sur.
"Necesitábamos probar algo diferente para responder a nuestras preguntas", dijo Line. "Y nuestro análisis de las capacidades de Gemini South indicó que podíamos obtener mediciones atmosféricas ultraprecisas".
Gemini Sur es un telescopio de 8,1 metros de diámetro situado en una montaña de los Andes chilenos llamada Cerro Pachón, donde el aire muy seco y la nubosidad insignificante lo convierten en una ubicación privilegiada para el telescopio. Está operado por el NOIRLab (National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory) de la National Science Foundation.
Utilizando el telescopio Gemini Sur, con un instrumento llamado Espectrómetro Infrarrojo de Inmersión (IGRINS), el equipo observó el brillo térmico del exoplaneta mientras orbitaba alrededor de su estrella anfitriona. A partir de este instrumento, recopilaron información sobre la presencia y las cantidades relativas de diferentes gases en su atmósfera.
Al igual que los satélites meteorológicos y climáticos que se utilizan para medir la cantidad de vapor de agua y dióxido de carbono en la atmósfera terrestre, los científicos pueden utilizar espectrómetros y telescopios, como el IGRINS de Gemini Sur, para medir las cantidades de diferentes gases en otros planetas.
Y con las claras mediciones de agua y monóxido de carbono en la atmósfera de WASP-77Ab, el equipo pudo estimar las cantidades relativas de oxígeno y carbono en la atmósfera del exoplaneta.
"Este trabajo representa una demostración pionera de cómo mediremos en un futuro no muy lejano las biofirmas de gases como el oxígeno y el metano en mundos potencialmente habitables", dijo Line.
"Ahora estamos en el punto en el que podemos obtener precisiones de abundancia de gases comparables a las de los planetas de nuestro propio sistema solar. La medición de las abundancias de carbono y oxígeno (y otros elementos) en las atmósferas de una muestra más amplia de exoplanetas proporciona un contexto muy necesario para comprender los orígenes y la evolución de nuestros propios gigantes gaseosos como Júpiter y Saturno", dijo Line.
Fuentes, créditos y referencias:
Michael R. Line et al, A solar C/O and sub-solar metallicity in a hot Jupiter atmosphere, Nature (2021). DOI: 10.1038/s41586-021-03912-6
Imagen: Concepto artístico de un planeta extrasolar "Júpiter caliente". Crédito: NASA, ESA y L. Hustak (STScI)
Midiendo el desplazamiento Doppler ilustrado en la columna de la derecha
de esta figura, los científicos pueden reconstruir la velocidad orbital
de un planeta en el tiempo hacia la Tierra o alejándose de ella. La
intensidad de la señal del planeta, tal como se muestra en la columna
central, junto con la velocidad aparente esperada (curva punteada de
color azul marino) del planeta mientras orbita la estrella, contiene
información sobre las cantidades de diferentes gases en la atmósfera.
Crédito: P. Smith / M. Line / S. Selkirk / ASU