JWST encuentra su primer dióxido de carbono en planetas fuera del sistema solar

Hay dos modelos para la formación de planetas, conocidos como de arriba hacia abajo y de abajo hacia arriba. Se cree que aquellos en el sistema solar, incluidos Júpiter y Saturno, tomaron el camino ascendente, comenzando mediante la construcción de núcleos sólidos. En el caso de los gigantes de gas, se rodearon de hidrógeno y helio para alcanzar sus inmensos tamaños.

Lo que los astrónomos tienen menos confianza es cuán universal es esto, por lo que es importante observar el proceso en otros sistemas. El sistema HR 8799 tiene unos 30 millones de años. También está a 130 años de distancia, que está cerca de los estándares de los sistemas estelares en una etapa de desarrollo tan interesante.

Normalmente no podíamos ver los planetas directamente a esta distancia, incluso con el JWST, pero los planetas en el sistema HR 8799 son tan jóvenes que todavía están intensamente calientes del proceso de formación. En consecuencia, producen suficiente radiación infrarroja para que se ve directamente. Incluso hay un video de sus movimientos durante 12 años.

Ver los planetas es una cosa, pero el JWST puede ir más allá. Detecta el color distintivo de cada planeta, revelando la composición de sus capas superiores diciéndonos qué longitudes de onda se absorben.

El estudiante de doctorado de Johns Hopkins, William Balmer, es el primer autor de un estudio que comparó las observaciones del sistema de JWST con las de un sistema más cercano y más joven, 51 Eridani.

«Al detectar estas fuertes características de dióxido de carbono, hemos demostrado que hay una fracción considerable de elementos más pesados, como carbono, oxígeno y hierro, en las atmósferas de estos planetas», dijo Balmer en un comunicado. «Dado lo que sabemos sobre la estrella que orbitan, eso probablemente indica que se formaron a través de la acumulación de núcleo, que para los planetas que podemos ver directamente es una conclusión emocionante».

Si se forman de arriba hacia abajo, se espera que los planetas tengan una composición similar a su estrella. Medir la proporción de elementos más pesados ​​que el helio en RR. HR 8799 ha demostrado ser inusualmente difícil, pero no creemos que sea tan alto.

Las observaciones revelaron mucho menos alrededor de 51 Eridani B, el único planeta conocido del sistema, pero respaldan la sospecha anterior de que tiene una órbita muy excéntrica (alargada).

Además del dióxido de carbono, el JWST encontró monóxido de carbono y metano en diferentes cantidades entre los planetas, insinuando diferencias en su formación.

«Tenemos otras líneas de evidencia que insinúan estos cuatro planetas de HR 8799 que se forman utilizando este enfoque ascendente», dijo el co-líder del estudio, el Dr. Laurent Pueyo del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial. «¿Qué tan común es esto para los planetas de período largo que podemos imaginar directamente? No sabemos todavía, pero estamos proponiendo más observaciones de Webb, inspiradas en nuestros diagnósticos de dióxido de carbono, para responder esa pregunta».

Por calor que están, los planetas en estos sistemas están eclipsados ​​por sus estrellas en imágenes tomadas de la Tierra. Sin embargo, sin una atmósfera para manchar esa luz, el coronagraph del JWST puede bloquear de manera más efectiva la luz de la estrella para que los planetas estén lo suficientemente claros como para que incluso podamos ver gases específicos.

El JWST identificó la presencia de dióxido de carbono en WASP-39 B cuando pasó entre nosotros y su estrella, pero eso se consideró una detección indirecta, observando líneas de absorción en el espectro de la estrella. En contraste, el último descubrimiento fue directo, observando un color específico asociado con el dióxido de carbono.

Dicho esto, cuando se trata de encontrar dióxido de carbono y los gases más indicativos de la vida, en la atmósfera de los planetas rocosos, es el método indirecto en el que es probable que confíe.

Incluso en miles de millones de años, ninguno de estos planetas será adecuado para la vida, pero eso no significa que no afecten la habitabilidad de su sistema. Además de la posibilidad de la vida en las futuras lunas, Balmer señaló: «Si tienes estos enormes planetas que actúan como bolas de bolos que corren a través de tu sistema solar, realmente pueden interrumpir, proteger o hacer un poco de ambos a los planetas como el nuestro, por lo que comprender más sobre su formación es un paso crucial para comprender la formación, la supervivencia y la costabilidad de los planetas de la tierra en el futuro».

Los autores también celebran el hecho de que el JWST podría identificar el color dado por el dióxido de carbono a HR 8799E, el más interno de los cuatro planetas conocidos del sistema y, por lo tanto, el más difícil de distinguir de la mirada de la estrella.

El estudio se publica en la revista astronómica.