Utilizando el telescopio espacial James Webb conjunto de la NASA, la ESA y la Agencia Espacial Canadiense, los científicos han descubierto la presencia de moléculas que contienen carbono dentro de la atmósfera del exoplaneta K2-18 b. Entre estas moléculas portadoras de carbono se encuentran el metano y el dióxido de carbono.
El descubrimiento de las moléculas permite a los científicos comprender mejor K2-18 b. El planeta ha sido objeto de varios estudios recientes y se cree que es un exoplaneta, uno que podría presentar una atmósfera rica en hidrógeno y una superficie cubierta de agua.
Además, K2-18 b orbita dentro de la zona habitable de su estrella madre, la región del espacio que rodea a la estrella donde las condiciones son adecuadas para la formación y existencia de agua líquida. Los datos del Telescopio Espacial Hubble de la NASA señalaron primero las propiedades únicas de la atmósfera del exoplaneta, lo que luego llevó a que más equipos realizaran investigaciones sobre el exoplaneta.
K2-18 b orbita la fría estrella enana K2-18 en la constelación de Leo, ubicada a unos 120 años luz de la Tierra y aproximadamente 8,6 veces el tamaño de la Tierra. Este tipo de exoplanetas, aquellos entre el tamaño de la Tierra y Neptuno, no existen en nuestro sistema solar y por lo tanto no han sido estudiados tan extensamente como los planetas gigantes gaseosos como Júpiter y Saturno.
Dibujo que muestra los espectros de K2-18b. Los datos de los espectros se recolectaron utilizando espectrofotómetros de infrarrojo cercano, espectrofotómetros sin ranura y espectrofotómetros de infrarrojo cercano de Webb. (Crédito: NASA/ESA/CSA/J. Olmsted (STScI), N. Madhusudhan (Universidad de Cambridge))
«Aunque este tipo de planeta no existe en nuestro sistema solar, los planetas subneptunianos son el tipo de planeta más común conocido hasta ahora en la galaxia. Hemos obtenido el espectro más detallado de la región subneptuniana», dijo el miembro del equipo. Subhajit Sarkar, de la Universidad de Cardiff: «Neptuno todavía es habitable y esto nos permitió identificar las moléculas de su atmósfera».
Muchos astrónomos debaten e investigan las propiedades de las atmósferas de estos exoplanetas de Neptuno, y algunos incluso creen que si las condiciones son las adecuadas, estos planetas y sus atmósferas podrían albergar vida.
«Nuestros hallazgos subrayan la importancia de considerar diversos entornos habitables en la búsqueda de vida en otros lugares. Tradicionalmente, la búsqueda de vida en exoplanetas se ha centrado principalmente en planetas rocosos más pequeños, pero los mundos de los planetas son los más importantes», dijo el autor principal. Niku Madhusudan, de la Universidad de Cambridge: «El Hesse más grande es mucho más adecuado para las observaciones atmosféricas».
Entonces, ¿qué hace que K2-18 b sea tan especial?
Los datos de Webb sobre K2-18 b muestran una abundancia de metano y dióxido de carbono dentro de la atmósfera del exoplaneta. Curiosamente, hay una falta de amoníaco, lo que también apoya la idea de que K2-18 b podría tener un océano de agua debajo de su atmósfera rica en hidrógeno.
Además, las observaciones de Webb indicaron la presencia de sulfuro de dimetilo (DMS). En la Tierra, el DMS es una molécula que sólo puede ser producida por la vida. La gran mayoría de todas las moléculas de DMS en la atmósfera terrestre son generadas por el fitoplancton en ambientes marinos. Sin embargo, se necesitan más observaciones y datos para confirmar la presencia de DMS dentro de la atmósfera de K2-18 b.
«Las próximas observaciones de Webb deberían poder confirmar si DMS está realmente presente en la atmósfera de K2-18 b en niveles significativos», dijo Madhusudan.
Imagen de NIRSpec, uno de los instrumentos que ayudó a recopilar datos de los espectros de K2-18 b. (Crédito: Astrium GmbH)
Al observar las características y características de K2-18 b, todas las condiciones parecen adecuadas para la existencia de vida en este planeta. Desde ser un exoplaneta habitable hasta tener moléculas que contienen carbono y posiblemente tener un océano líquido en su superficie, K2-18 b es un candidato ideal para un exoplaneta habitable. Sin embargo, hay algunas características de K2-18 b que podrían impedirle sustentar la vida.
Una de estas características es el enorme tamaño del planeta. Como se mencionó anteriormente, K2-18 b tiene aproximadamente 8,6 veces el tamaño de la Tierra. El gran tamaño del planeta significa que su interior probablemente contenga una gran capa de hielo a alta presión, que es similar a la estructura interna de Neptuno. Además, el océano de K2-18 b puede estar demasiado caliente para ser líquido o demasiado caliente para albergar vida.
Sin embargo, la obtención de datos espectrales de la atmósfera de K2-18 b no estuvo exenta de desafíos. La estrella madre de este exoplaneta es muy brillante, lo que significa que algunos de los datos de observación de Webb podrían haber sido interferidos por la luz de K2-18.
Para recopilar datos espectrales, Webb observó K2-18 cuando el exoplaneta cruzaba frente a la estrella, un fenómeno conocido como tránsito. Cuando el planeta cruzó frente a la estrella, Webb registró una disminución en el brillo de la estrella y recopiló datos sobre la atmósfera del planeta mientras era iluminado por la estrella. Luego, estos datos se envían a los científicos, quienes los analizan y buscan señales que representen moléculas específicas, como el dióxido de carbono.
Este método de utilizar un exoplaneta para recopilar datos atmosféricos lo utilizan ampliamente los científicos que buscan exoplanetas. De hecho, muchos científicos utilizan este método de observaciones de tránsito para descubrir exoplanetas. K2-18 b fue descubierto por la misión K2 de la NASA en 2015 mediante un tránsito.
Un ejemplo de la curva de luz generada por un exoplaneta cruzando su estrella. (Crédito: NASA Ames)
«Este resultado sólo fue posible gracias al rango extendido de longitud de onda y a la sensibilidad sin precedentes del Webb, que permitió una detección robusta de características espectrales con sólo dos tránsitos», dijo Madhusudan. «A modo de comparación, una observación de tránsito utilizando Webb proporcionó una resolución comparable a ocho Las observaciones del «Hubble las realizaron durante unos pocos años y en un rango de longitud de onda relativamente estrecho».
Madhusudan et al. Pudieron extraer datos atmosféricos de solo dos tránsitos de K2-18b frente a su estrella, lo que resalta una vez más el verdadero poder y potencial del Webb en la ciencia exoplanetaria. Está previsto que Webb realice observaciones adicionales de K2-18 b en las próximas semanas, lo que proporcionará al equipo más datos para analizar y, con suerte, descubrir más moléculas. Específicamente, el equipo planea utilizar el espectrómetro de infrarrojo medio de Webb para realizar las observaciones.
«Estos resultados son el resultado de sólo dos observaciones de K2-18 b, y hay más en camino. Esto significa que nuestro trabajo aquí es sólo una demostración temprana de lo que Webb pudo observar en exoplanetas en la zona habitable», dijo Savas. Constantinou, miembro del equipo de la Universidad de Cambridge. «.
«Nuestro objetivo final es identificar vida en un exoplaneta habitable, lo que cambiaría nuestra comprensión de nuestro lugar en el universo. Nuestros hallazgos son un paso prometedor hacia una comprensión más profunda de los mundos de Hesse en este esfuerzo», dijo Madhusudan.
(Imagen principal: Ilustración artística que muestra K2-18 b y su estrella madre K2-18. Fuente: NASA/ESA/CSA/J. Olmsted (STScI), N. Madhusudhan (Universidad de Cambridge))
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