El telescopio James Webb de la NASA revela indicios de una atmósfera en una supertierra

Normalmente, un planeta cercano a una estrella podría perder su capa gaseosa, pero este no es el caso de 55 Cancri e. Puede clasificarse como una supertierra, pero es un mundo plagado de fuego que tiene el doble de diámetro de la Tierra. Su superficie fundida tiene temperaturas lo suficientemente fuertes como para fundir el metal de hierro.

Orbita la estrella similar al Sol llamada 5 Cancri dentro de la constelación de Cáncer, donde se jacta de tener el doble de tamaño que la Tierra, una mayor densidad y una similitud en composición con los planetas rocosos que se ven en nuestros Planetas Solares.

Pero ser “rocoso” no significa que sea rocoso de la misma manera que lo es nuestra Tierra: los astrónomos piensan que su superficie es como un mar de magma fundido.

No estaba claro si podría haber tenido atmósfera, ahora o en el pasado, debido a sus altas temperaturas, y la avalancha de radiación estelar y viento provenientes de su estrella. En comparación, las atmósferas de los planetas gigantes gaseosos son más fáciles de detectar, particularmente con el Telescopio Hubble de la NASA, que incluso capturó la aurora de Saturno e los patrones climáticos en otros planetas.

Anteriormente, el Telescopio Espacial Spitzer se utilizaba para recopilar datos sobre 55 Cancri e, pero este telescopio ya está jubilado. Sugirió la presencia de una atmósfera rica en gases moleculares que también se encuentran en la Tierra como dióxido de carbono y oxígeno, pero los científicos también pensaron que las rocas fundidas deberían estar tan calientes que los elementos de las rocas se evaporarían.

Desde que se descubrió 55 Cancri e en 2004, los científicos debatieron sobre sus características, desde su densidad hasta su órbita, pero quizás el tema más acalorado ha sido su atmósfera. Algunos astrónomos pensaron que no era posible que sustentara una atmósfera, ya que tenía una temperatura demasiado alta y estaba cerca de su estrella.

El enfoque de los investigadores

El equipo de investigación utilizó la NIRCam y el MIRI del telescopio Webb para medir la luz infrarroja proveniente del planeta, donde calcularon sus longitudes de onda de luz infrarroja, una técnica utilizada para buscar atmósferas en exoplanetas rocosos como TRAPPIST-1 b.

"He trabajado en este planeta durante más de una década", dijo Diana Dragomir, investigadora de exoplanetas de la Universidad de Nuevo México y coautora del estudio. “Ha sido realmente frustrante que ninguna de las observaciones que hemos recibido haya resuelto de manera sólida estos misterios. ¡Estoy encantada de que finalmente estemos obteniendo algunas respuestas!" Esta observación desafía lo que se entiende sobre la retención de la atmósfera de un planeta.

Un planeta sorprendente

Los resultados publicados en la revista Nature sugieren que 55 Cancri e podría tener una atmósfera importante. El espectro de emisión mostró una firma como la de un planeta con una atmósfera rica en volátiles (ver gráfico a continuación), lo que lo hace parecer más similar a la Tierra de lo que sería si tuviera una atmósfera de vapor de roca.

La evidencia de esta atmósfera también se basa en estas mediciones de temperatura, en parte inferidas por la luz infrarroja que emite. Dado que los datos de temperatura mostraron una lectura relativamente baja de aproximadamente 1540°C, esto sugirió a los científicos que la energía se distribuye a través de una atmósfera rica en volátiles. Este enfriamiento eficiente no puede explicarse únicamente por el magma, sino por la presencia de una atmósfera sustancial.

"Vemos evidencia de una caída en el espectro entre 4 y 5 micrones; menos luz llega al telescopio", dijo el coautor Aaron Bello-Arufe, afiliado a la NASA. "Esto sugiere la presencia de una atmósfera que contiene monóxido de carbono o dióxido de carbono, que absorbe estas longitudes de onda de luz".

"Hemos pasado los últimos diez años modelando diferentes escenarios, tratando de imaginar cómo sería este mundo", dijo la coautora Yamila Miguel del Observatorio de Leiden. “¡Obtener finalmente alguna confirmación de nuestro trabajo no tiene precio!”

Los gases que salieran del interior a través del magma estarían reponiendo la atmósfera. Nos recuerda que el magma no es sólo roca caliente y líquido, sino un cóctel de gases. A continuación, los investigadores sienten curiosidad por saber qué condiciones hacen posible que se produzca una atmósfera tan rica en gas, ya que tiene ingredientes para un planeta habitable.

Fuente y referencias de la noticia:

Hu, R. et al (2024). A secondary atmosphere on the rocky Exoplanet 55 Cancri e. Nature. https://doi.org/10.1038/s41586-024-07432-x