El telescopio espacial James Webb de la NASA se está preparando para brindarnos la mejor vista hasta ahora de mundos fuera de nuestro sistema solar, conocidos como exoplanetas. Los científicos del Centro de Investigación Ames de la NASA en Silicon Valley de California estarán entre los primeros en observar el universo usando Webb, mientras buscan pistas sobre cómo se formaron los exoplanetas, de qué están hechos y si alguno de ellos podría ser 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.
Cerrar la brecha del conocimiento planetario
Cuando buscamos exoplanetas, los científicos a menudo usan los mundos que mejor conocemos como referencia: nuestro mundo y los mundos de nuestros vecinos en el sistema solar. Pero la mayoría de los planetas que existen no son como 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 sistema solar”, dijo Natasha Batalha, científica investigadora de Ames que participa en la investigación de varios programas web. «En nuestro sistema solar, tenemos mundos interiores rocosos y planetas exteriores gaseosos, 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», que son más grandes que la Tierra pero más pequeños que Neptuno, para aprender más sobre cómo se formaron y evolucionaron con el tiempo. Tener una idea básica de cómo se ven los habitantes de los planetas: ¿son rocosos o están hechos de gas? – Es el comienzo. Gran parte de la investigación de exoplanetas habilitada por Webb de Ames se centrará en este tipo de construcción de conocimiento básico, brindando a los científicos más piezas para resolver el misterio de cómo es la cantidad de planetas fuera de nuestro sistema solar y si estos mundos podrían albergar vida potencial.
Thomas Greene, un astrofísico de Ames que ha contribuido al desarrollo y análisis de las técnicas de Webb durante más de 20 años, dirige un estudio de nueve planetas que son menos masivos y más fríos que muchos estudiados por telescopios anteriores. Sus estudios se centrarán en la composición química de las atmósferas alrededor de esos mundos, la abundancia de elementos de composición más pesada en comparación con sus estrellas anfitrionas, las temperaturas en la superficie de cada planeta y más.
Búsqueda de atmósfera y habitabilidad
Otro tipo de planeta que necesita más estudio son los mundos pequeños y rocosos que orbitan 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, no se sabe mucho sobre estos mundos, incluso si son capaces de mantener una atmósfera, y mucho menos si pueden albergar vida.
Aunque la mayoría de los mundos del estudio de Greene están hechos de gas, uno de ellos es rocoso: TRAPPIST-1b. Es el planeta más interior del sistema TRAPPIST-1, un grupo de siete planetas rocosos del tamaño de la Tierra que orbitan cerca de una estrella enana pequeña y fría. Con poca información sobre la composición del planeta, incluso si tiene o no una atmósfera, los datos recopilados por Webb podrían revelar que es un mundo muerto y estéril, o incluso con el potencial de albergar vida.
«La atmósfera del planeta es esencial para la posibilidad de vida tal como la conocemos», dijo Greene. «Desarrollamos los instrumentos de Webb para poder proporcionarnos los datos que necesitamos no solo para descubrir la atmósfera, sino también para identificar sus componentes».
El equipo de Greene observará más de cerca el espectro del planeta, para ver qué tipo de luz está emitiendo, dando un vistazo a su composición química. El estudio se centrará en las emisiones infrarrojas del planeta y buscará indicadores de dióxido de carbono. Si hay signos de una atmósfera, especialmente dióxido de carbono, es posible que TRAPPIST-1b se haya formado y desarrollado como los planetas rocosos de nuestro sistema solar que también contienen dióxido de carbono: Venus, la Tierra y Marte.
Batalha también contribuye a dos programas de Webb que se enfocan en caracterizar cinco mundos rocosos similares, incluidos dos en el mismo sistema: TRAPPIST-1h y TRAPPIST-1e, el último en la zona habitable. Estos programas determinarán cuántos de estos mundos tienen atmósferas y, si las tienen, qué componentes contienen. Muchos de los objetivos de Webb se encuentran a cientos o incluso miles de millones de años luz de distancia, pero algunos de los exoplanetas más cercanos a nosotros son estos mismos pequeños mundos 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 lejanos puede ayudarnos a comprender las posibilidades de habitabilidad cerca de casa.
El Telescopio Webb es el observatorio 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 grande”, dijo Patalha. «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 fantástica para hacer ciencia a esta escala».
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