Fuera de nuestro sistema solar, a unos 130 aos luz de distancia, hay un sistema planetario que desde hace tiempo ha sido objetivo de los astrnomos que estudian cmo se formaron otros mundos. Orbita la estrella HR 8799 y est compuesto por cuatro planetas. Ahora, el James Webb (JWST), el telescopio espacial ms potente, ha tomado imgenes del dixido de carbono (CO2) presente en estos mundos. Se trata de las primeras imgenes de dixido de carbono fuera de nuestro sistema solar que captura este telescopio lanzado el 25 de diciembre de 2021, tal y como se detalla este lunes en un estudio publicado en la revista The Astrophysical Journal.
HR 8799, compuesto por cuatro planetas, es un sistema solar joven, pues estiman que tiene unos 30 millones de aos de antigedad, frente a los 4.600 millones que tiene el nuestro. Como todava estn calientes tras su violento y reciente nacimiento, estos mundos emiten grandes cantidades de luz infrarroja que proporcionan a los cientficos valiosos datos sobre su proceso de informacin.
Qu supone la deteccin de dixido de carbono en este sistema? “Hemos observado planetas gigantes gaseosos, como Jpiter o Saturno, pero en otro sistema solar”, resume William Balmer, investigador de la Universidad Johns Hopkins, en EEUU, y autor principal del estudio. “Dado que estos planetas son muy masivos y en su mayora gaseosos, tienen atmsferas hinchadas que estn formadas por muchos tipos diferentes de molculas. Una de las molculas que pueden encontrarse de forma natural en las atmsferas de los planetas gigantes gaseosos es el CO2. En una gran atmsfera gaseosa, el CO2 se produce de forma natural por reacciones qumicas entre el agua (H2O), el monxido de carbono (CO) y el gas hidrgeno (H2)”.
Los planetas gigantes pueden formarse de dos maneras: construyendo lentamente ncleos slidos que atraen gas, como nuestro sistema solar, o bien colapsando rpidamente desde el disco de enfriamiento de una estrella joven hasta convertirse en objetos masivos. Saber qu modelo es ms comn puede dar a los cientficos pistas para distinguir entre los tipos de planetas que encuentran en otros sistemas.
Uno de los obstculos es que hasta ahora se han obtenido imgenes directas de muy pocos exoplanetas, pues son miles de veces ms dbiles que sus estrellas. Al captar imgenes directas en longitudes de onda especficas slo accesibles con el James Webb, este equipo de astrnomos est allanando el camino para observaciones ms detalladas que permitan determinar si los objetos que ven orbitando otras estrellas son realmente planetas gigantes u otro tipo de objetos, como enanas marrones, que se forman como estrellas pero no acumulan suficiente masa para iniciar la fusin nuclear.
Adems de ofrecer pruebas slidas de que los cuatro planetas que integran el sistema HR 8799 se formaron de una forma parecida a Jpiter y Saturno -construyendo poco a poco sus ncleos slidos-, esta deteccin tambin confirma que el Webb es capaz de analizar directamente la qumica de las atmsferas de los exoplanetas, y no slo de inferir la composicin a partir de las mediciones de la luz estelar.
“No esperbamos que estos planetas tuvieran mucho dixido de carbono, porque durante dcadas, los astrnomos pensaron que podan estar constituidos casi completamente de hidrgeno y helio, afirma William Balmer a travs de un correo electrnico. “El hecho de que estos planetas tengan seales tan intensas de CO2 nos indica que se formaron originalmente a partir de ncleos de “planetesimales” de hielo y roca, que tenan una gran cantidad de hielo de CO2. Despus, estos ncleos crecieron hasta alcanzar un tamao suficiente para recoger una gran cantidad de gas hidrgeno”, relata. As es como creen que se formaron los gigantes gaseosos de nuestro sistema solar, Jpiter y Saturno.
Bsqueda de vida en exoplanetas
Preguntado sobre si alguno de estos planetas podra albergar vida, asegura que “desafortunadamente” no hay posibilidades de que as sea: “Se trata de molculas abiticas de dixido de carbono producidas por reacciones qumicas simples en atmsferas de muy alta presin”, reitera.
No obstante, aade otra posibilidad: “Es posible que haya planetas rocosos ms pequeos en estos sistemas solares que an no podemos ver, o lunas rocosas (como Europa alrededor de Jpiter, o Titn alrededor de Saturno) que podran tener atmsferas u ocanos que podran albergar vida. Pero, por ahora, son puras especulaciones, aunque me encanta la ciencia ficcin”, asegura.
En ese sentido, adelanta, “los cientficos esperan construir en el futuro un telescopio espacial capaz de buscar seales de vida en planetas rocosos, utilizando la misma tcnica que hemos demostrado aqu (imagen directa de planetas con un corongrafo). Esperemos que la prxima generacin de cientficos pueda hacer afirmaciones ms slidas sobre la vida en los exoplanetas”.
Formacin de planetas
Volviendo al presente, Balmer afirma que esperan encontrar ms elementos como el CO2 fuera de nuestro sistema Solar gracias al James Webb: “Otros equipos han realizado ms observaciones de este sistema con este telescopio, y es probable que descubran an ms elementos y molculas interesantes. De particular inters son los elementos como el fsforo (P) y el azufre (S), que deberan darnos ms informacin sobre las rocas que formaron estos planetas, pues nuestras observaciones nos han proporcionado mucha informacin sobre el hielo”.
Asimismo, su equipo ha obtenido 20 horas ms de tiempo de observacin en el JWST para replicar este mismo experimento de CO2 en otros cuatro sistemas solares en 2026, “para ver si este sistema, el HR 8799, es un caso atpico o no”, detalla.
Con este tipo investigaciones, resume Balmar, lo que pretenden es “comprender nuestro propio sistema solar, la vida y a nosotros mismos en comparacin con otros sistemas para poder contextualizar nuestra existencia“, dice Balmer. “Queremos tomar fotografas de otros sistemas solares y ver en qu se parecen o en qu se diferencian del nuestro. A partir de ah, podemos intentar hacernos una idea de lo raro que es realmente nuestro sistema solar… o de lo normal”.
