El telescopio espacial James Webb (JWST) ha identificado metano en la atmósfera de TOI-199b, un exoplaneta con dimensiones parecidas a las de Saturno y una temperatura mucho más cercana a la de la Tierra que a la de los gigantes gaseosos extremos. Este hallazgo, detallado en una investigación publicada en The Astronomical Journal, representa un hito inédito para comprender cómo se forman y evolucionan los planetas templados fuera del sistema solar, así como la propia atmósfera terrestre.
El estudio fue liderado por astrónomos de Penn State y del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA, en el Instituto Tecnológico de California. Según los investigadores, TOI-199b es uno de los pocos gigantes templados conocidos y, hasta ahora, el primero cuya atmósfera pudo ser analizada con tanto detalle. Esta caracterización servirá como referencia para ajustar los modelos de formación y evolución planetaria.
Renyu Hu, profesor asociado de astronomía y astrofísica en la Facultad de Ciencias Eberly de Penn State y líder del equipo, explicó que la gran ventaja de estudiar mundos más allá del sistema solar es la posibilidad de observar una diversidad de planetas que no existe en nuestro vecindario cósmico. Según Hu, esa variedad permite aprender cómo se forman y evolucionan los sistemas planetarios.
Un gigante en una zona intermedia poco común
Desde el descubrimiento del primer exoplaneta en 1992 —hallado por un equipo que incluía a Aleksander Wolszczan, de Penn State— los astrónomos han identificado miles de estos mundos. Sin embargo, entre todos ellos, solo se conocen unos pocos exoplanetas gigantes y templados.
Para entender la rareza de TOI-199b, vale la pena compararlo con lo que conocemos. En nuestro sistema solar, Júpiter y Saturno están lejos del Sol y son extremadamente fríos. Fuera de aquí, abundan los llamados «Júpiter calientes», gigantes gaseosos abrasadores por su cercanía a sus estrellas. TOI-199b, en cambio, ocupa un punto intermedio poco frecuente.
Este planeta, de tamaño comparable al de Saturno, orbita su estrella a más de 330 años luz de la Tierra. Su período orbital es de aproximadamente 100 días. Su temperatura ronda los 175 °F (79 °C), una cifra que sigue siendo alta para los seres humanos, pero que no está muy por encima de las máximas registradas en la Tierra, que llegan a unos 134 °F (57 °C).
Los autores del estudio ofrecen una comparación cotidiana: esa temperatura puede alcanzarse fácilmente en el tablero de un automóvil estacionado bajo el sol directo. TOI-199b es mucho más templado que los Júpiter calientes —que pueden alcanzar miles de grados— y también más cálido que los gigantes gaseosos fríos del sistema solar, que se encuentran a cientos de grados bajo cero.
Espectroscopia de transmisión: la técnica que reveló el metano
Para estudiar la atmósfera de este exoplaneta, los astrónomos recurrieron a la espectroscopia de transmisión. El método consiste en analizar la luz de la estrella cuando atraviesa la atmósfera del planeta. Esto requiere una alineación orbital precisa: el planeta debe pasar entre su estrella y el telescopio. Cuando ocurre ese tránsito, parte de la luz estelar cruza las capas gaseosas del planeta antes de llegar a los instrumentos.
Los instrumentos del JWST separan esa luz en distintas longitudes de onda, de manera similar a como un prisma descompone la luz blanca en los colores del arcoíris. Esa descomposición permite buscar señales químicas específicas.
Aaron Bello-Arufe, investigador posdoctoral del JPL y primer autor del artículo, explicó que cuando un planeta cruza delante de su estrella, una fracción de esa luz atraviesa la atmósfera e interactúa con los elementos y moléculas presentes. Ciertos elementos absorben longitudes de onda concretas y dejan una huella característica en el espectro de luz que detecta el JWST, lo que permite reconstruir la composición atmosférica.
Para obtener esa señal, el equipo comparó el espectro observado durante el tránsito con una referencia de la luz de la estrella. Esa referencia se estableció mediante unas 20 horas consecutivas de observaciones realizadas por el JWST.
Siete horas de tránsito y una confirmación directa
El tránsito de TOI-199b duró alrededor de siete horas, mucho más que los tránsitos de los Júpiter calientes, que pueden extenderse una hora o menos. Esa diferencia temporal también definió el tipo de observación necesario.
La respuesta central del estudio es clara: la atmósfera de TOI-199b contiene metano. El equipo llegó a esa conclusión al detectar que la atmósfera bloqueaba las longitudes de onda de la luz estelar que absorbe ese gas.
Bello-Arufe señaló que, al comparar los espectros tomados durante el tránsito con los de referencia, observaron que la atmósfera bloqueaba las longitudes de onda absorbidas por el metano. Añadió que los modelos sobre la composición de los exoplanetas gigantes gaseosos templados ya predecían la presencia de ese gas, y que la observación aporta una confirmación directa de esas teorías.
Además del metano, las observaciones indicaron que la atmósfera también contenía amoníaco y dióxido de carbono.
Para la ciencia planetaria, el valor del hallazgo no se limita a la identificación de un gas. Hu señaló que nuevas observaciones de TOI-199b podrían permitir determinar la abundancia relativa de esos distintos compuestos en la atmósfera.
Una puerta abierta a futuros estudios
Según Hu, una imagen más completa de la atmósfera de un gigante gaseoso templado puede usarse para mejorar los modelos existentes. También podría ayudar a entender mejor cómo se forman y evolucionan los planetas y sus atmósferas, incluida la de la Tierra.
El trabajo también tiene una consecuencia práctica para futuras campañas de observación. De acuerdo con el equipo, el éxito de este primer estudio atmosférico de un planeta gigante templado da la confianza necesaria para dedicar más recursos y tiempo de observación a otros mundos de características parecidas.
Ese paso siguiente permitiría establecer si TOI-199b es un caso aislado o si comparte rasgos comunes con otros gigantes templados. Esa comparación, según los investigadores, es la que puede transformar una detección puntual en una base más sólida para comprender esta clase de planetas.
Fuente: Infobae