A pasos agigantados avanza el estudio de exoplanetas: se detecta presencia de atmósfera alrededor de un planeta rocoso
El exoplaneta 55 Cancri e posee una atmósfera. Se trata de la mejor prueba hasta la fecha de la existencia de un planeta rocoso fuera del sistema solar. Este descubrimiento supone un gran paso adelante para la ciencia exoplanetaria.
A unos 41 años luz de la Tierra, en dirección a la constelación de Cáncer, la estrella 55 Cancri posee su propio sistema planetario con al menos cinco exoplanetas. 55 Cancri es una estrella binaria, es decir, está formada por un par de estrellas que orbitan muy lentamente (con periodos de varias décadas) alrededor de un centro de masa común.
La estrella más brillante de las dos que componen el sistema 55 Cancri se llama 55 Cancri A (ligeramente más fría que el Sol), su compañera se llama 55 Cancri B (una enana roja mucho más fría que el Sol).
55 Cancri y sus planetas
De las dos compañeras, A y B, es 55 Cancri A la que posee un sistema planetario. Hasta ahora se han descubierto 5 planetas, 55 Cancri b, c, d, e, f, y los 5 descubiertos mediante el método de la velocidad radial.
De estos exoplanetas, 55 Cancri b, c, d, f son todos gigantes gaseosos (similares a nuestro Júpiter), mientras que 55 Cancri e es el único planeta rocoso. Se trata exactamente de una Supertierra, es decir, un planeta rocoso pero de mayor tamaño y peso que la Tierra.
Otra peculiaridad del planeta 55 Cancri es que al estar muy cerca de su estrella (la orbita en menos de un día) transita por delante de ella produciendo eclipses. Por ello, además del método de la velocidad radial, el planeta ha sido observado con el método del tránsito.
Este último método también permitió estimar su tamaño. Una vez conocidas la masa del planeta (gracias al método de la velocidad radial) y el radio (gracias al método del tránsito), fue posible deducir la densidad media, que resultó ser superior a la densidad media de la Tierra.
A pesar de que el planeta es prácticamente invisible, en el sentido de que la luz que refleja está completamente difuminada por el resplandor de la estrella anfitriona, un equipo de astrónomos, a partir de observaciones de 55 Cancri realizadas con el telescopio espacial James Webb, consiguió descubrir la existencia de una atmósfera alrededor del planeta y caracterizar su composición química.
Utilizando técnicas de observación y análisis muy sofisticadas, los astrónomos han conseguido «extraer» de la estrella el componente diluido de la luz del planeta.
El reciente descubrimiento de 55 Cancri e
La investigación fue realizada por un equipo de astrónomos y publicada en la revista Nature con la primera firma de Renyu Hu, de los Laboratorios de Propulsión a Chorro del Instituto de Tecnología de California.
Los investigadores utilizaron una técnica de observación y análisis llamada "espectroscopia de transmisión". Lo que sucede es que durante el tránsito del planeta frente a su estrella, la luz de la estrella es filtrada por la atmósfera del planeta, lo que deja las "huellas" de su composición química.
Además, comparando los flujos de radiación en diferentes bandas espectrales en dos momentos distintos, pudieron estimar la temperatura de la superficie del planeta. En concreto, midieron la radiación emitida por la estrella cuando el planeta está detrás de ella (eclipse secundario, luz de la estrella sola) y la compararon con la emitida fuera del eclipse cuando el planeta está junto a ella (luz de la estrella + planeta).
Tras el análisis de estas observaciones, los investigadores excluyen el escenario esbozado en un estudio anterior según el cual el planeta debería ser un "mundo de lava", es decir, enteramente cubierto de lava fundida. Además, se detectaron trazas inequívocas tanto de monóxido de carbono como de dióxido de carbono.
Es probable que la atmósfera actual de 55 Cancri e no sea la atmósfera primigenia, como se esbozaba en un estudio anterior, ahora evaporada debido a las altas temperaturas de la superficie. Más bien, se cree que se origina a partir de una continua desgasificación de dióxido de carbono por océanos de lava que compensan continuamente el gas que el planeta va perdiendo poco a poco.
55 Cancri e es una supertierra ideal para estudiar cuáles podrían haber sido las condiciones iniciales en la Tierra recién formada (pero también en Venus y Marte) y las interacciones entre el interior, la superficie y la atmósfera del planeta.
A prueba y error
El estudio del planeta 55 Cancri e también es interesante desde otro punto de vista. Proporciona un buen ejemplo de cómo la investigación, no sólo en astrofísica, procede por «ensayo y error». En pocas palabras, las observaciones sugieren un determinado marco interpretativo, es decir, un modelo que explique o justifique las observaciones realizadas.
Sin embargo, con el paso del tiempo, a medida que se dispone de mejores observaciones gracias a nuevos telescopios e instrumentos, a medida que se acumulan observaciones repetidas a lo largo de los años, y a medida que mejoran las técnicas y los códigos de análisis, es posible que surja una nueva imagen interpretativa diferente de la anterior. Y de este modo progresa la comprensión de un determinado objeto o cuestión.
En el caso de 55 Cancri e, las observaciones realizadas con el telescopio Hubble, presentadas en 2016 en la revista Astrophysical Journal por el equipo de Tsiaras, del University College de Londres, habían sugerido que el planeta tenía una atmósfera formada principalmente por hidrógeno y helio, por tanto de tipo primordial, al estar constituida por los mismos elementos a partir de los cuales se habían formado la estrella y el planeta. Además, también se habían detectado trazas de cianuro.
Las recientes observaciones de James Webb han desmentido fundamentalmente esta idea, de modo que sí existe una atmósfera, pero está compuesta predominantemente de carbono, óxido y dióxido del interior y no de gas primordial.