El James Webb capta sus primeras imágenes directas del dióxido de carbono más allá del Sistema Solar
Este telescopio espacial de la NASA ha captado imágenes sin precedentes de exoplanetas gigantes, y ha sacado a la luz pistas clave sobre su formación y composición atmosférica. Este hallazgo podría redefinir nuestra comprensión de los sistemas planetarios más allá del Sistema Solar.
Por Enrique Coperías
El telescopio espacial James Webb ha captado la imagen más clara en infrarrojo del sistema planetario HR 8799. Los colores representan distintas longitudes de onda captadas por la cámara NIRCam, destacando diferencias entre los exoplanetas. La estrella anfitriona, oculta por un coronógrafo, se marca con un símbolo. Cortesía: NASA, ESA, CSA, STScI, W. Balmer (JHU), L. Pueyo (STScI), M. Perrin (STScI)
El telescopio espacial James Webb de la NASA ha captado imágenes directas de varios planetas gigantes gaseosos dentro de un emblemático sistema planetario. Hablamos de HR 8799, un sistema estelar joven situado a 130 años luz que ha sido durante mucho tiempo un objetivo clave para los estudios de la formación planetaria.
Las observaciones indican que los exoplanetas bien estudiados de HR 8799 son ricos en dióxido de carbono, lo que proporciona pruebas sólidas de que los cuatro planetas gigantes del sistema se formaron de manera similar a como lo hicieron Júpiter y Saturno.
Esto sugiere que crecieron mediante un proceso de acreción del núcleo, en que núcleos sólidos atraen gas del interior de un disco protoplanetario. Este es una estructura de gas y polvo que rodea a una estrella joven y donde se forman los planetas, las lunas y los asteroides mediante la acumulación de material.
Formación planetaria por acreción del núcleo
Los resultados también confirman que el James Webb puede inferir la composición química de las atmósferas exoplanetarias mediante imágenes directas, una técnica que complementa sus avanzados instrumentos espectroscópicos.
«Al detectar estos fuertes rasgos de dióxido de carbono, hemos demostrado que hay una fracción considerable de elementos pesados, como carbono, oxígeno y hierro, en las atmósferas de los exoplanetas», afirma William Balmer, de la Universidad Johns Hopkins de Baltimore, en un comunicado de la NASA. Y añade—: Dado lo que sabemos sobre la estrella anfitriona, esto indica que estos exoplanetas probablemente se formaron por acreción del núcleo, lo cual es un hallazgo fascinante para planetas que podemos observar directamente».
Balmer es el autor principal del estudio, que ha sido publicado en The Astrophysical Journal. En él, también se analiza observaciones del telescopio James Webb sobre 51 Eridani, un sistema planetario a 97 años luz de distancia.
La cámara NIRCam del telescopio Webb captó esta imagen de 51 Eridani b, un exoplaneta joven y frío que orbita a 890 millones de millas de su estrella, similar a la órbita de Saturno. El sistema 51 Eridani se encuentra a 97 años luz de la Tierra. El fondo rojo es un efecto del procesamiento de la imagen, no luz de otros planetas. Cortesía: NASA, ESA, CSA, STScI, W. Balmer (JHU), L. Pueyo (STScI), M. Perrin (STScI)
Las dos formas de nacer de los planetas gigantes
HR 8799 es un sistema estelar joven de unos 30 millones de años de edad, una fracción de los 4.600 millones de años de nuestro sistema solar. Los planetas de HR 8799, aún calientes tras su formación, emiten grandes cantidades de luz infrarroja, un particular que proporcionando información clave sobre su origen.
Los planetas gigantes pueden formarse de dos maneras: bien acumulando lentamente núcleos sólidos que atraen gas, como el Sistema Solar, bien mediante un proceso de inestabilidad del disco, en el que el gas colapsa rápidamente en objetos masivos dentro del disco protoplanetario.
Comprender cuál de estos procesos es más común permitirá a los científicos distinguir entre diferentes tipos de exoplanetas.
Más elementos pesados de lo esperado
«Nuestra esperanza con este tipo de investigación es comprender mejor nuestro propio sistema solar y nuestra existencia en comparación con otros sistemas exoplanetarios —comenta Balmer—. Queremos obtener imágenes de otros sistemas solares y compararlas con el nuestro para entender cómo de único es realmente».
De los casi 6.000 exoplanetas descubiertos, pocos han sido fotografiados directamente, ya que incluso los planetas gigantes son miles de veces más tenues que sus estrellas anfitrionas. Las imágenes de HR 8799 y 51 Eridani fueron posibles gracias al coronógrafo NIRCam (Near-Infrared Camera) del James Webb, que bloquea la luz estelar para revelar mundos ocultos.
Esta tecnología permitió al equipo detectar luz infrarroja en longitudes de onda específicas absorbidas por ciertos gases atmosféricos. El análisis reveló que los cuatro planetas de HR 8799 contienen más elementos pesados de lo esperado.
Este gráfico muestra un espectro de uno de los planetas del sistema HR 8799, HR 8799 e. Las huellas espectrales del dióxido de carbono y el monóxido de carbono aparecen en los datos recogidos por la cámara NIRCam (Near-Infrared Camera) del James Webb. Cortesía: NASA, ESA, CSA, STScI, J. Olmsted (STScI)
Posibles enanas marrones
El equipo está allanando el camino para futuras observaciones que determinen si los objetos observados alrededor de otras estrellas son realmente planetas gigantes o si podrían tratarse de enanas marrones, cuerpos que se forman como estrellas, pero que no tienen suficiente masa para iniciar la fusión nuclear.
«Tenemos otras líneas de evidencia que sugieren que estos cuatro planetas de HR 8799 se formaron mediante acreción del núcleo — afirma Laurent Pueyo, astrónomo del Space Telescope Science Institute de Baltimore y codirector del estudio. Y continúa—: La pregunta es la siguiente: ¿cómo de común es este proceso en los exoplanetas que podemos observar directamente? Aún no lo sabemos, pero planeamos más observaciones con el James Webb para responderlo».
«Sabíamos que el James Webb podía medir los colores de los exoplanetas en imágenes directas —agrega Rémi Soummer, director del Laboratorio de Óptica Russell B. Makidon del STScI. Y concluye—: Llevamos una década esperando para confirmar que las precisas operaciones del telescopio James Webb también nos permitirían analizar los planetas interiores. Ahora tenemos los resultados y podemos hacer ciencia innovadora con ellos». ▪️
Información facilitada por el Goddard Space Flight Center
Fuente: William O. Balmer et al. Bar Coronagraphy Reveals CO2 in the HR 8799 and 51 Eri Exoplanets' Atmospheres. The Astronomical Journal (2025). DOI: 10.3847/1538-3881/adb1c6
