El Telescopio Espacial James Webb de la NASA se está preparando para brindarnos la mejor vista hasta ahora de mundos más allá de nuestro propio sistema solar, comúnmente conocidos como exoplanetas. Los científicos del Centro de Investigación Ames de la NASA en Silicon Valley, California, estarán entre los primeros en observar el cosmos con Webb, y están buscando pistas sobre cómo se forman los exoplanetas, de qué están hechos y si alguno podría ser potencialmente habitable.
El 24 de enero de 2022, el telescopio alcanzó su destino, una órbita a un millón de millas de la Tierra alrededor de un lugar llamado punto 2 de Lagrange Sol-Tierra, también conocido como L2. Ahora, Webb está un paso más cerca de lanzar su misión científica para transformar nuestra comprensión del universo.
Llenando un vacío de conocimiento planetario
Cuando buscamos exoplanetas, los científicos a menudo usan los mundos que mejor conocemos como referencia: el nuestro y el de nuestros vecinos en el sistema solar. Pero la mayoría de los planetas no se parecen a ninguno de nuestros vecinos.
«La diversidad de planetas que hemos descubierto dentro de la galaxia supera con creces la diversidad de planetas dentro de nuestro propio sistema solar», dijo Natasha Batalha, científica investigadora de Ames que es coinvestigadora en varios programas de Webb. «En nuestro sistema solar, tenemos los mundos rocosos internos y los planetas gaseosos externos, pero los exoplanetas más comunes que vemos en realidad están en el medio».
El equipo de Batalha usará Webb para estudiar 11 de esos planetas «intermedios», más grandes que la Tierra pero más pequeños que Neptuno, para aprender más sobre cómo se formaron y evolucionaron a lo largo del tiempo. Tener una idea básica de cómo se ve esta población planetaria: ¿son rocosas o están hechas de gas? – es el comienzo. Gran parte de la investigación de exoplanetas de Ames habilitada por Webb se centrará en ese tipo de construcción de conocimiento básico, dando a los científicos más piezas para descifrar cómo es la población de planetas más allá de nuestro sistema solar y si esos mundos podrían albergar vida potencial.
Thomas Greene, un astrofísico de Ames que ha contribuido al desarrollo de las técnicas de instrumentación y análisis de Webb durante más de 20 años, dirige un estudio sobre nueve planetas que son menos masivos y más fríos que muchos estudiados por telescopios anteriores. Su estudio se centrará en la química de las atmósferas que rodean esos mundos, la abundancia de elementos de composición más pesados en su composición en comparación con sus estrellas anfitrionas, las temperaturas en la superficie de cada planeta y más.
Búsqueda de atmósferas y habitabilidad potencial
Otro tipo de planeta que necesita más estudio son los pequeños mundos rocosos que orbitan alrededor de estrellas enanas frías. Estos planetas suelen estar muy cerca de sus soles, pero debido a que sus soles son pequeños y fríos, se encuentran dentro de la zona habitable. Sin embargo, se sabe muy poco sobre estos mundos, incluso si son capaces de mantener atmósferas, y mucho menos si podrían albergar vida.
Aunque la mayoría de los mundos del estudio de Greene están hechos de gas, uno es rocoso: TRAPPIST-1b. Es el planeta más interior del sistema TRAPPIST-1, un grupo de siete planetas rocosos, aproximadamente del tamaño de la Tierra, que orbitan cerca de una estrella enana pequeña y fría. Con tan poco conocimiento sobre la composición del planeta, incluso si tiene una atmósfera o no, los datos recopilados por Webb podrían revelar que es un mundo muerto y estéril, o incluso uno con el potencial de albergar vida.
«La atmósfera de un planeta es esencial para la posibilidad de vida tal como la conocemos», dijo Greene. «Hemos desarrollado los instrumentos de Webb para poder brindarnos los datos que necesitamos no solo para detectar atmósferas, sino también para determinar de qué están hechas».
El equipo de Greene observará de cerca el espectro del planeta para ver qué tipo de luz emite, lo que da una idea de su composición química. El estudio se centrará en las emisiones infrarrojas del planeta y buscará signos de dióxido de carbono. Si hay señales de que hay una atmósfera presente, y especialmente dióxido de carbono, entonces TRAPPIST-1b podría haberse formado y evolucionado como los planetas rocosos de nuestro propio sistema solar que también tienen dióxido de carbono: Venus, la Tierra y Marte.
Batalha también está contribuyendo a dos programas de Webb enfocados en caracterizar cinco mundos rocosos similares, incluidos dos en el mismo sistema: TRAPPIST-1h y TRAPPIST-1e, el último de los cuales se encuentra en la zona habitable. Esos programas determinarán cuántos de esos mundos tienen atmósferas y, si las tienen, de qué están hechos. Muchos de los objetivos de Webb están a cientos o incluso miles de millones de años luz de distancia, pero algunos de los exoplanetas más cercanos a nosotros son estos mismos mundos pequeños y rocosos. Proxima Centauri, la estrella más cercana a nosotros a poco más de cuatro años luz de distancia, es una enana M y alberga dos de esos mundos. Aprender sobre mundos distantes podría ayudarnos a comprender las perspectivas de habitabilidad más cerca de casa.
El telescopio Webb es el observatorio espacial astrofísico más grande y la misión científica técnicamente más compleja que la NASA haya construido jamás.
«Es una lección de humildad ser parte de un esfuerzo tan masivo», dijo Batalha. «Alrededor de 10.000 personas han contribuido a este telescopio, y miles más en más de 400 instituciones analizarán los datos de su primer ciclo. Es una oportunidad increíble para hacer ciencia a esta escala».
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