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El telescopio espacial James Webb obtuvó, por primera vez, imágenes directas de dióxido de carbono en un planeta fuera de nuestro sistema solar, lo que sugiere que, más allá de la Vía Láctea, exoplanetas gigantes podrían haberse formado de manera similar a Júpiter y Saturno.
Estas imágenes fueron tomadas en el planeta del sistema HR 8799, un sistema multiplanetario situado a 130 años luz de distancia, que ha sido un objetivo destacado para el estudio de la formación planetaria durante mucho tiempo.
Las observaciones proporcionan pruebas contundentes de que los cuatro planetas gigantes de este sistema se formaron de manera análoga a Júpiter y Saturno, desarrollando lentamente núcleos sólidos.
Además, confirman que Webb no solo puede inferir la composición atmosférica a partir de las mediciones de la luz estelar, sino que también puede examinar directamente la química atmosférica de los planetas.
Al detectar una fuerte presencia de dióxido de carbono, el equipo ha demostrado que hay una cantidad considerable de elementos más pesados, como carbono, oxígeno y hierro, en las atmósferas de estos mundos.
"Teniendo en cuenta lo que sabemos sobre la estrella en torno a la que orbitan, esto indica probablemente que se formaron por acreción del núcleo, lo cual, en el caso de los planetas que podemos ver directamente, es una conclusión apasionante", afirma William Balmer, astrofísico de la Universidad Johns Hopkins, y director de la investigación.
El equipo ha publicado los detalles de la investigación en la revista The Astrophysical Journal e incluye datos de observaciones de otro sistema exoplanetario, 51 Eridani, que se encuentra a 96 años luz de distancia.
Comprender nuestro Sistema Solar
HR 8799 es un sistema joven, con aproximadamente 30 millones de años, cuyas planetas aún emiten grandes cantidades de luz infrarroja debido a su violenta formación, lo que proporciona a los científicos datos valiosos para comparar su formación con la de estrellas o enanas marrones.
Los planetas gigantes pueden formarse construyendo lentamente núcleos sólidos que atraen gas, como en nuestro sistema solar, o colapsando rápidamente desde el disco de enfriamiento de una estrella joven hasta convertirse en objetos masivos. Comprender qué modelo es más común puede ofrecer pistas a los científicos para distinguir entre los tipos de planetas que encuentran en otros sistemas.
El objetivo es "entender nuestro propio sistema solar, la vida y a nosotros mismos en comparación con otros sistemas exoplanetarios, para poder contextualizar nuestra existencia", confiesa Balmer.
Hasta ahora, se han obtenido imágenes directas de muy pocos exoplanetas, ya que estos son miles de veces más débiles que sus estrellas.
Al capturar imágenes directas en longitudes de onda específicas, accesibles solamente con Webb, el equipo abre la puerta a observaciones más detalladas que intentarán determinar si los objetos que ven orbitando otras estrellas son realmente planetas gigantes u otros cuerpos como enanas marrones, que se forman como estrellas pero no acumulan suficiente masa para iniciar la fusión nuclear.
Equipación del Webb
El descubrimiento fue posible gracias a los coronógrafos de Webb, que permitieron al equipo buscar luz infrarroja en longitudes de onda que revelan gases específicos y otros detalles atmosféricos.
De este modo, el equipo descubrió que los cuatro planetas de HR 8799 contienen más elementos pesados de lo que se pensaba, lo que indica que se formaron de la misma manera que los gigantes gaseosos de nuestro sistema solar.
Las observaciones también revelaron la primera detección del planeta más interno, HR 8799 e, a una longitud de onda de 4,6 micrómetros, y de 51 Eridani b a 4,1 micrómetros, demostrando la sensibilidad de Webb para observar planetas débiles cerca de estrellas brillantes.
El equipo espera utilizar los coronógrafos de Webb para analizar más planetas gigantes y comparar su composición con los modelos teóricos.
