Imágenes del James Webb confirman similitud entre exoplanetas y gigantes gaseosos del sistema solar

El telescopio James Webb capta imágenes de jóvenes y gigantes exoplanetas y detecta dióxido de carbono

Esta imagen muestra el sistema planetario HR 8799. El fondo es negro. En el centro, un símbolo representa una estrella llamada HR 8799. Esta estrella bloquea la luz de la estrella anfitriona. Hay cuatro exoplanetas, que parecen puntos difusos, que rodean la estrella. El punto más alejado de la estrella es un punto azul difuso y tenue, llamado b, a las 10 en punto. A la una en punto, el segundo punto más alejado de la estrella es un punto difuso de color blanco azulado llamado c. Justo debajo hay un punto naranja llamado e. A las cuatro en punto, aún cerca de la estrella, hay otro punto blanco difuso llamado d. NASA, ESA, CSA, STScI, W. Balmer (JHU), L. Pueyo (STScI), M. Perrin (STScI)

El telescopio espacial James Webb (NASA/ESA/CSA) ha captado imágenes directas de varios planetas gigantes gaseosos dentro del emblemático sistema planetario HR 8799, ubicado a 130 años luz de distancia. Este sistema joven ha sido durante mucho tiempo un objetivo clave para los estudios de formación planetaria.

Las observaciones indican que los planetas de HR 8799, conocidos y estudiados previamente, son ricos en gas de dióxido de carbono. Esto proporciona una sólida evidencia de que los cuatro gigantes planetarios del sistema se formaron de manera similar a Júpiter y Saturno, desarrollando lentamente núcleos sólidos que luego atrajeron gas de un disco protoplanetario.

Los resultados también confirman que el telescopio Webb puede inferir la composición química de las atmósferas de los exoplanetas mediante imágenes directas, complementando su capacidad espectroscópica para analizar las atmósferas planetarias.

"Al detectar estas fuertes señales de dióxido de carbono, hemos demostrado que hay una fracción considerable de elementos pesados, como carbono, oxígeno y hierro, en las atmósferas de estos planetas", afirmó William Balmer, de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore, y autor principal del estudio publicado en The Astrophysical Journal. "Dado lo que sabemos sobre la estrella que orbitan, eso probablemente indica que se formaron mediante acreción de núcleo, lo cual es una conclusión emocionante para planetas que podemos ver directamente".

El gráfico titulado “Exoplaneta HR 8799 e: Dióxido de Carbono en un Exoplaneta Gigante Gaseoso” presenta tres puntos de datos con barras de error y un modelo de mejor ajuste para bajo y alto contenido de metales en un gráfico que representa la cantidad de luz del planeta en el eje y frente a la longitud de onda de la luz en micras en el eje x. El eje y abarca desde menos luz en la parte inferior hasta más luz en la superior. El eje x abarca desde 3,6 hasta 5,0 micras. Los datos de Webb NIRCam constan de tres puntos, representados en rojo, con barras de error blancas encima y debajo de cada punto. Los modelos de mejor ajuste son líneas azules y amarillas dentadas con varios picos y valles amplios. Dos características están etiquetadas con columnas verticales. De 4,3 micras a casi 4,4 micras, la columna verde indica dióxido de carbono (CO₂). De casi 4,4 micras a casi 4,8 micras, la columna roja indica monóxido de carbono (CO₂). NASA, ESA, CSA, STScI, W. Balmer (JHU), L. Pueyo (STScI), M. Perrin (STScI)

HR 8799, con aproximadamente 30 millones de años, es mucho más joven que nuestro sistema solar, que tiene 4.600 millones de años. Los planetas de este sistema aún emiten grandes cantidades de luz infrarroja debido a su reciente y tumultuosa formación, lo que permite a los científicos obtener datos valiosos sobre su desarrollo.

El telescopio Webb utilizó su cámara de infrarrojo cercano (NIRCam) con un coronógrafo, bloqueando la luz de las estrellas brillantes para revelar estos mundos ocultos. Esto permitió al equipo buscar luz infrarroja emitida por los planetas en longitudes de onda específicas absorbidas por ciertos gases. Descubrieron que los cuatro planetas de HR 8799 contienen más elementos pesados de lo que se pensaba anteriormente.

Emily Rickman, de la Agencia Espacial Europea y coautora del estudio, comentó: "Las capacidades únicas del Webb nos están permitiendo explorar por primera vez la amplia diversidad de estos planetas captados directamente. Esto nos brinda pistas importantes sobre cómo se han formado tales sistemas planetarios".

El equipo también está preparando futuras observaciones detalladas para determinar si los objetos observados en otros sistemas estelares son verdaderamente planetas gigantes o enanas marrones, objetos que se forman como estrellas pero que no alcanzan suficiente masa para iniciar la fusión nuclear.

Laurent Pueyo, astrónomo del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial en Baltimore y co-líder del estudio, agregó: "Sabemos que Webb puede medir los colores de los planetas exteriores en sistemas captados directamente. Ahora hemos confirmado que también podemos estudiar los planetas interiores, y eso abre puertas para investigaciones científicas fascinantes".

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Referencia: NASA, ESA, CSA, STScI, W. Balmer (JHU), L. Pueyo (STScI), M. Perrin (STScI)