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| Esta ilustración muestra el aspecto que podría tener el exoplaneta K2-18 b según los datos científicos. K2-18 b, un exoplaneta 8,6 veces más masivo que la Tierra, orbita alrededor de la estrella enana fría K2-18 en la zona habitable y se encuentra a 120 años luz de la Tierra. Una nueva investigación realizada con el telescopio espacial James Webb de la NASA sobre K2-18 b, un exoplaneta 8,6 veces más masivo que la Tierra, ha revelado la presencia de moléculas que contienen carbono, como metano y dióxido de carbono. La abundancia de metano y dióxido de carbono, y la escasez de amoníaco, apoyan la hipótesis de que puede haber un océano de agua bajo una atmósfera rica en hidrógeno en K2-18 b. En esta ilustración, el exoplaneta K2-18 c se muestra entre K2-18 b y su estrella. Crédito: Ilustración: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI); Ciencia: Nikku Madhusudhan (IoA) |
Una nueva investigación realizada por un equipo internacional de astrónomos a partir de datos del telescopio espacial James Webb de la NASA/ESA/CSA sobre K2-18 b, un exoplaneta 8,6 veces más masivo que la Tierra, ha revelado la presencia de moléculas que contienen carbono, entre ellas metano y dióxido de carbono. El descubrimiento se suma a estudios recientes que sugieren que K2-18 b podría ser un exoplaneta Hycean, con potencial para poseer una atmósfera rica en hidrógeno y una superficie cubierta de océanos de agua.
Los primeros datos sobre las propiedades atmosféricas de este exoplaneta de la zona habitable proceden de observaciones realizadas con el telescopio espacial Hubble de la NASA y la ESA, que dieron lugar a estudios posteriores que han cambiado nuestra comprensión del sistema.
K2-18 b orbita la estrella enana fría K2-18 en la zona habitable y se encuentra a 120 años luz de la Tierra, en la constelación de Leo. Los exoplanetas como K2-18 b, que tienen tamaños entre los de la Tierra y Neptuno, no se parecen a nada de nuestro Sistema Solar. La falta de planetas cercanos equivalentes significa que estos "sub-Neptunos" son poco conocidos, y la naturaleza de sus atmósferas es objeto de activo debate entre los astrónomos. Los exoplanetas como K2-18 b, que tienen tamaños entre los de la Tierra y Neptuno, no se parecen a nada de nuestro Sistema Solar. Esta falta de planetas cercanos análogos significa que estos "sub-Neptunos" son poco conocidos y la naturaleza de sus atmósferas es un tema de debate activo entre los astrónomos. La sugerencia de que el sub-Neptuno K2-18 b podría ser un exoplaneta Hycean es intrigante, ya que algunos astrónomos creen que estos mundos son entornos prometedores para buscar pruebas de vida en exoplanetas.
"Nuestros hallazgos subrayan la importancia de considerar diversos entornos habitables en la búsqueda de vida en otros lugares", explicó Nikku Madhusudhan, astrónomo de la Universidad de Cambridge y autor principal del artículo que anuncia estos resultados. "Tradicionalmente, la búsqueda de vida en exoplanetas se ha centrado sobre todo en planetas rocosos más pequeños, pero los mundos Hycean más grandes son significativamente más propicios para las observaciones atmosféricas".
La abundancia de metano y dióxido de carbono, y la escasez de amoníaco, apoyan la hipótesis de que puede haber un océano bajo una atmósfera rica en hidrógeno en K2-18 b. Estas observaciones iniciales de Webb también proporcionaron una posible detección de una molécula llamada dimetil sulfuro (DMS). En la Tierra, esta molécula sólo es producida por la vida. La mayor parte del DMS presente en la atmósfera terrestre procede del fitoplancton marino.
La inferencia del DMS es menos sólida y requiere una mayor validación. "Las próximas observaciones de Webb permitirán confirmar si el DMS está presente en la atmósfera de K2-18 b en niveles significativos", explica Madhusudhan.
Aunque K2-18 b se encuentra en la zona habitable y ahora se sabe que alberga moléculas de carbono, esto no significa necesariamente que el planeta pueda albergar vida. El gran tamaño del planeta, con un radio 2,6 veces mayor que el de la Tierra, significa que su interior contiene probablemente un gran manto de hielo a alta presión, como Neptuno, pero con una atmósfera más fina rica en hidrógeno y una superficie oceánica. Se prevé que los mundos hioceánicos tengan océanos de agua. Sin embargo, también es posible que el océano esté demasiado caliente para ser habitable o ser líquido.
"Aunque este tipo de planeta no existe en nuestro sistema solar, los sub-Neptunos son el tipo de planeta más común conocido hasta ahora en la galaxia", explicó Subhajit Sarkar, miembro del equipo de la Universidad de Cardiff. "Hemos obtenido el espectro más detallado de un sub-Neptuno de zona habitable hasta la fecha, y esto nos ha permitido calcular las moléculas que existen en su atmósfera".
La caracterización de las atmósferas de exoplanetas como K2-18 b -es decir, la identificación de sus gases y condiciones físicas- es un área muy activa en astronomía. Sin embargo, estos planetas quedan eclipsados -literalmente- por el resplandor de sus estrellas progenitoras, mucho más grandes, lo que hace que la exploración de las atmósferas de los exoplanetas resulte especialmente complicada.
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| Los espectros de K2-18 b, obtenidos con los espectrógrafos NIRISS (Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph) y NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) de Webb, muestran una abundancia de metano y dióxido de carbono en la atmósfera del exoplaneta, así como la posible detección de una molécula llamada dimetil sulfuro (DMS). La detección de metano y dióxido de carbono, y la escasez de amoníaco, concuerdan con la presencia de un océano bajo una atmósfera rica en hidrógeno en K2-18 b. K2-18 b, 8,6 veces más masivo que la Tierra, orbita alrededor de la estrella enana fría K2-18 en la zona habitable y se encuentra a 110 años luz de la Tierra. Crédito: Ilustración: NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI), Joseph Olmsted (STScI); Ciencia: Nikku Madhusudhan (IoA) |
El equipo sorteó este reto analizando la luz de la estrella madre de K2-18 b a su paso por la atmósfera del exoplaneta. K2-18 b es un exoplaneta en tránsito, lo que significa que podemos detectar una disminución de su brillo a medida que atraviesa la cara de su estrella anfitriona. Así es como se descubrió el exoplaneta por primera vez. Esto significa que, durante los tránsitos, una pequeña fracción de la luz estelar atraviesa la atmósfera del exoplaneta antes de llegar a telescopios como el Webb. El paso de la luz estelar a través de la atmósfera del exoplaneta deja rastros que los astrónomos pueden reconstruir para determinar los gases de la atmósfera del exoplaneta.
"Este resultado sólo ha sido posible gracias a la amplia gama de longitudes de onda y a la sensibilidad sin precedentes de Webb, que ha permitido una detección robusta de las características espectrales con sólo dos tránsitos", continúa Madhusudhan. "A modo de comparación, una observación de tránsitos con Webb proporcionó una precisión comparable a ocho observaciones con Hubble realizadas a lo largo de unos pocos años y en un rango de longitudes de onda relativamente estrecho".
"Estos resultados son producto de sólo dos observaciones de K2-18 b, con muchas más en camino", explicó Savvas Constantinou, miembro del equipo de la Universidad de Cambridge. "Esto significa que nuestro trabajo aquí no es más que una demostración temprana de lo que Webb puede observar en exoplanetas de la zona habitable".
El equipo se propone ahora llevar a cabo una investigación de seguimiento con el espectrógrafo MIRI (Mid-InfraRed Instrument) del telescopio que, esperan, validará aún más sus hallazgos y proporcionará nuevos conocimientos sobre las condiciones ambientales en K2-18 b.
"Nuestro objetivo final es la identificación de vida en un exoplaneta habitable, lo que transformaría nuestra comprensión de nuestro lugar en el Universo", concluyó Madhusudhan. "Nuestros hallazgos son un paso prometedor hacia una comprensión más profunda de los mundos Hycean en esta búsqueda".
Fuentes, créditos y referencias: