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JWST potencialmente localiza vapor de agua en un exoplaneta

Utilizando el telescopio espacial James Webb de la NASA para observar un exoplaneta rocoso conocido como GJ 486 b, los investigadores encontraron señales de vapor de agua, una referencia a la atmósfera.

No se ha detectado atmósfera alrededor de un exoplaneta rocoso antes. Sin embargo, los científicos que trabajan con el Telescopio Espacial James Webb han identificado vapor de agua alrededor del exoplaneta GJ 486 b, que sería el primero si se confirma.

Los científicos que analizan exoplanetas rocosos, que se determina que tienen tamaños menores o iguales a 1,4 veces el radio de la Tierra, buscan ver si pueden mantener o recrear atmósferas en un entorno extremo.

Dr. James Kirk, Minnesota Departamento de Física en ImperialAyudar a analizar los datos. Él dijo: «Las búsquedas anteriores de las atmósferas de los exoplanetas rocosos alrededor de las enanas rojas no han sido concluyentes. Nuestro estudio de GJ 486b muestra la presencia de agua en el sistema, ya sea en la atmósfera del planeta o en la atmósfera interestelar.

«Si las observaciones de seguimiento confirman que el agua está presente en la atmósfera del planeta, esto tendrá consecuencias importantes para nuestra comprensión de la atmósfera y la habitabilidad de los exoplanetas rocosos que orbitan enanas rojas».

Comprender la habitabilidad de los exoplanetas rocosos

GJ 486 b es aproximadamente un 30% más grande que la Tierra y también tiene una atracción gravitacional más fuerte que la Tierra.

Gira alrededor de una estrella enana roja una vez cada dos días terrestres. Se espera que esté cerrado por mareas, con un lado de día permanente y un lado de noche permanente.

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Si bien GJ 486 b tiene tres veces la masa de la Tierra, cruza su estrella, cruzando frente a la estrella desde nuestro punto de vista.

El planeta debe estar en una órbita estrecha con la enana roja para mantenerse lo suficientemente caliente como para albergar potencialmente agua líquida.

Dado que las estrellas enanas rojas son las más comunes, es más probable que se encuentren exoplanetas rocosos similares a la Tierra orbitando una estrella de este tipo. Las estrellas enanas rojas son frías, por lo que un planeta debe estar en una órbita estrecha con ellas para mantenerse lo suficientemente caliente como para albergar agua líquida potencialmente habitable.

Estas estrellas también son muy activas, especialmente cuando son jóvenes, y emiten rayos ultravioleta y rayos X que pueden dañar las atmósferas de los planetas. Como resultado, una de las preguntas abiertas importantes en astronomía es si un planeta rocoso podría tener una atmósfera en un entorno tan extremo.

¿Qué indica la atmósfera de los planetas exteriores?

Si GJ 486 b tiene una atmósfera cuando pasa a través de la luz de las estrellas, viaja a través de esos gases, imprimiendo marcas en la luz que permiten a los astrónomos ver su composición a través de una técnica llamada espectroscopia de transmisión.

Si bien el exoplaneta está demasiado cerca de su estrella para estar dentro de la zona habitable, las observaciones muestran indicios de vapor de agua.

Si el vapor de agua está adherido al planeta, esto indica que tiene una atmósfera a pesar de su temperatura extrema y la proximidad a su estrella.

Si hay una atmósfera, es en el futuro que se repondrá constantemente por los volcanes que arrojan vapor desde el interior del planeta. Si el agua ya está presente en la atmósfera del planeta, se necesitan observaciones adicionales para reducir la cantidad de agua presente.

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Sin embargo, el equipo notó que el vapor de agua podría estar en la propia estrella. Su investigación sugiere que los «puntos estelares» brillantes podrían tener este efecto en un planeta japonés, posiblemente no del planeta en absoluto.

Dado que las manchas estelares, como las manchas solares en nuestro Sol, son más frías que el área circundante, el vapor de agua se concentrará allí. Como resultado, puede crear una señal que simula la atmósfera de un planeta.

Se necesitan observaciones adicionales, señalan los investigadores, ya que los modelos informáticos muestran que la señal podría provenir de la atmósfera rica en agua del planeta (indicada por la línea azul) o de los puntos estelares de la estrella enana roja anfitriona (indicada por la línea amarilla).

Este gráfico muestra el espectro de transmisión obtenido a partir de las observaciones de Webb del exoplaneta rocoso GJ 486 b. El análisis del equipo científico muestra indicios de vapor de agua; Sin embargo, los modelos de computadora muestran que la señal podría provenir de la atmósfera rica en agua del planeta (indicada por la línea azul) o de los puntos estelares de la estrella enana roja anfitriona (indicada por la línea amarilla). Los dos modelos divergen significativamente en longitudes de onda infrarrojas más cortas, lo que indica que se necesitan observaciones adicionales utilizando otras herramientas web para limitar la fuente de la señal del agua. Créditos: NASA, Agencia Espacial Europea, Agencia Espacial Canadiense, Joseph Olmsted (STScI)

Como se muestra en el diagrama del espectro de transmisión, los dos modelos se separan en longitudes de onda infrarrojas más cortas, lo que muestra cómo la firma del agua también podría provenir de la estrella misma.

Los dos cruces, que duraron alrededor de una hora, se analizaron con tres métodos de datos diferentes, que fueron consistentes. El equipo ejecutó modelos informáticos que estudiaron varias moléculas diferentes y concluyó que la fuente más probable de la señal era el vapor de agua.

Si bien el vapor de agua podría indicar la presencia de la atmósfera en GJ 486 b, una explicación plausible es también el vapor de agua en la estrella. La estrella anfitriona del planeta es lo suficientemente fría como para que pueda existir vapor de agua en su fotosfera.

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«El vapor de agua en la atmósfera de un planeta rocoso y caliente será un gran avance para la ciencia de los exoplanetas»

La coautora del estudio, la Dra. Sarah Moran, de la Universidad de Arizona en Tucson, agregó: «Vemos una señal, y es casi seguro que proviene del agua. Pero no podemos decir si esa agua es parte de la atmósfera del planeta, lo que significa el planeta tiene una atmósfera». , o si solo estuviéramos viendo una firma de agua proveniente de la estrella».

El coautor, el Dr. Kevin Stephenson, del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins, agregó: «El vapor de agua en la atmósfera en un planeta rocoso y caliente sería un gran avance para la ciencia de los exoplanetas. Pero debemos tener cuidado y asegurarnos la estrella no es la culpable».

El coautor, el Dr. Ryan McDonald, de la Universidad de Michigan en Ann Arbor, dijo: «No observamos evidencia de que el planeta cruzara ningún punto estelar durante el tránsito. Pero eso no significa que no haya puntos en ningún otro lugar del planeta». estrella.

«Y este es exactamente el escenario físico que imprimiría esta señal de agua en los datos y podría terminar como una atmósfera planetaria».

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