El telescopio Webb mide por primera vez la temperatura de un exoplaneta rocoso

El exoplaneta rocoso Trappist-1 b tiene una temperatura de unos 230 grados en su lado soleado y podría no tener una atmósfera significativa. Estas son las conclusiones a las que ha llegado un equipo internacional de investigadores utilizando el telescopio espacial James Webb de la NASA.

Es la primera vez que se detecta cualquier forma de luz emitida por un exoplaneta tan pequeño y tan frío como los planetas rocosos de nuestro propio sistema solar. La NASA asegura que "el resultado marca un paso importante para determinar si los planetas que se mueven en órbita alrededor de pequeñas estrellas activas como Trappist-1 pueden mantener atmósferas necesarias para sustentar la vida". 

Esta gráfica compara la temperatura del lado diurno de Trappist-1 b medida con el MIRI de Webb contra modelos informáticos de la que sería la temperatura en diversas condiciones (NASA, ESA, CSA, J. Olmsted (STScI); Investigación científica: Thomas Greene (Centro Ames de la NASA), Taylor Bell (BAERI), Elsa Ducrot (CEA), Pierre-Olivier Lagage (CEA).

Las mediciones se han ralizado con el instrumento de infrarrojo medio MIRI, y la Agencia añade que "también es un buen augurio de la capacidad de Webb de utilizar" dicho instrumento "para caracterizar exoplanetas del tamaño de la Tierra con temperaturas templadas".

El astrofísico y autor principal del estudio, Thomas Greene, explica que "estas observaciones aprovechan muy bien la capacidad del infrarrojo medio de Webb", y que "ningún telescopio anterior ha tenido la sensibilidad para medir una luz del infrarrojo medio tan tenue".

Detectar una atmósfera (o no)

Las observaciones anteriores de Trappist-1 b con los telescopios espaciales Hubble y Spitzer "no encontraron evidencia de una atmósfera inflada, pero no pudieron descartar una atmósfera densa".

Una forma de reducir la incertidumbre es medir la temperatura del planeta, según explica el coautor del artículo, Pierre-Olivier Lagage: "Este planeta está bloqueado por las mareas, con un lado que mira hacia la estrella en todo momento y el otro en oscuridad permanente. Si posee una atmósfera para circular y redistribuir el calor, el lado diurno será más fresco que si no hubiera atmósfera".

Esta curva de luz muestra el cambio en el brillo del sistema Trappist-1 a medida que el planeta más interno, Trappist-1 b, se mueve detrás de la estrella (Ilustración: NASA, ESA, CSA, J. Olmsted (STScI); Investigación científica: Thomas Greene (Centro Ames de la NASA), Taylor Bell (BAERI), Elsa Ducrot (CEA), Pierre-Olivier Lagage (CEA).

El equipo utilizó una técnica llamada fotometría de eclipse secundario, mediante la cual el MIRI "midió el cambio en el brillo del sistema a medida que el planeta se desplazaba detrás de la estrella". Aunque Trappist-1 b "no es lo suficientemente caliente como para emitir su propia luz visible", sí tiene emite resplandor infrarrojo.

Al restar el brillo propio de la estrella (durante el eclipse secundario) del brillo combinado de la estrella y el planeta, se ha podido calcular con éxito cuánta luz infrarroja emite el planeta.

Medición de cambios minúsculos en el brillo

La detección de Webb de un eclipse secundario, asegura la NASA, "es en sí misma un hito importante". La estrella observada es más de 1.000 veces más brillante que el planeta, y el cambio en el brillo es inferior al 0,1%.

El investigador que analizó los datos, Taylor Bell, ha admitido que "había cierto temor de que nos perdiéramos el eclipse. Todos los planetas tiran unos de otros, por lo que las órbitas no son perfectas, pero fue simplemente increíble: la hora del eclipse que vimos en los datos coincidió con la hora prevista con una diferencia de menos de un par de minutos".

El equipo analizó los datos de cinco observaciones separadas de eclipses secundarios, explica la coautora del estudio Elsa Ducrot: "Comparamos los resultados con modelos informáticos que mostraban cuál debería ser la temperatura en diferentes escenarios", y añade que "los resultados son casi perfectamente consistentes con un cuerpo negro hecho de roca desnuda y sin atmósfera que haga circular el calor. Tampoco vimos ninguna señal de que la luz fuera absorbida por el dióxido de carbono, lo que sería evidente en estas mediciones".

Actualmente están en curso observaciones adicionales de eclipses secundarios de Trappist-1 b y, ahora, el equipo espera captar más adelante una curva de fase completa que "muestre el cambio en el brillo a lo largo de toda la órbita". Esto les permitirá ver "cómo cambia la temperatura del lado diurno al lado nocturno y confirmar si el planeta tiene atmósfera o no".