El telescopio James Webb tomó su primera imagen directa de un exoplaneta

El telescopio espacial James Webb de la NASA ha tomado su primera fotografía de un planeta más allá del Sistema Solar, abriendo una ventana para comprender otros mundos y subrayando las inmensas capacidades del más poderoso instrumento observacional fuera de la Tierra.

La imagen es de un planeta llamado HIP 65426 b, un objeto similar a Júpiter, pero más joven y más caliente, que se encuentra a 107 parsecs de la Tierra (385 años luz) en la constelación de Centauro y fue descubierto en 2017. Tiene entre seis y doce veces la masa de Júpiter y, si se compara con la edad de la Tierra, 4.500 millones de años, puede decirse que es joven, entre 15 y 20 millones de años.

Es la primera imagen de un exoplaneta jamás tomada en longitudes de onda de infrarrojo profundo, lo que permite a los astrónomos estudiar el rango completo de brillo de un planeta y de qué está compuesto. “Nos da longitudes de onda en las que nunca antes habíamos visto planetas”, dice Beth Biller, astrónoma de la Universidad de Edimburgo y miembro del equipo de descubrimiento.

El telescopio Webb tomó imágenes de HIP 65426 b en múltiples longitudes de onda infrarrojas (desde la izquierda, 3,00 micrómetros, 4,44 micrómetros, 11,4 micrómetros y 15,5 micrómetros). Crédito: NASA/ESA/CSA, A. Carter (UCSC), el equipo ERS 1386 y A. Pagan (STScI)

El informe apareció el 31 de agosto en el servidor de preimpresión arXiv; aún no ha sido revisado por pares. Aunque ya había sido observado por el Very Large Telescope del Observatorio Europea Central (ESO) en Chile, las imágenes proporcionadas por cuatro de los instrumentos del James Webb, revelan nuevos detalles que no podían captar los telescopios en tierra. La obtención de imágenes directas de exoplanetas es un gran desafío técnico porque la estrella anfitriona es mucho más brillante.

Este es “un momento transformador, no solo para el Webb sino para la astronomía en general”, afirmó la astrónoma Sasha Hinkley de la Universidad de Exeter (Reino Unido), que dirigió las observaciones. El exoplaneta está unas cien veces más lejos de su estrella anfitriona que la Tierra del Sol, lo que permite que ambos cuerpos puedan ser claramente separados por el nuevo telescopio, nacido de la colaboración de la Nasa, la Agencia Espacial Europea (ESA) y la Agencia Espacial Canadiense (CSA). En cada imagen, el exoplaneta aparece como una mancha de luz con una forma un poco diferente, debido a las particularidades del sistema óptico del telescopio y cómo traduce la luz a través de los diferentes sensores ópticos, explicó la ESA en un comunicado.

“Obtener esta imagen fue como buscar un tesoro espacial”, explicó Aarynn Carter de la Universidad de California (EEUU), que dirigió el análisis de las imágenes. La científica, citada por la Nasa, dijo que, al principio, todo lo que podía ver era la luz de la estrella, “pero con un cuidadoso procesamiento de imágenes, pude eliminarla y descubrir el planeta”. Además consideró que hay “muchas más imágenes” por llegar que “darán forma a nuestra comprensión” de la física, química y formación de los exoplanetas.

El hallazgo confirma cuán poderoso será Webb para estudiar exoplanetas. Lanzado en diciembre, el telescopio comenzó a hacer ciencia en junio, utilizando su espejo primario de 6,5 metros de ancho para observar el Universo desde un lugar a alrededor de 1,5 millones de kilómetros de la Tierra. El hecho de que pudiera tomar una imagen tan nítida de HIP 65426 b sugiere que podrá fotografiar planetas aún más pequeños, del tamaño de Saturno o incluso Neptuno, alrededor de otras estrellas. Eso mejoraría drásticamente la comprensión científica de los sistemas planetarios lejanos.

Los astrónomos conocen más de 5.000 exoplanetas, pero solo han tomado fotografías de unos 20 de ellos. La obtención de imágenes directas de exoplanetas es difícil porque a menudo se pierden en el resplandor de la estrella alrededor de la cual orbitan.

Pero observar en longitudes de onda infrarrojas, como lo hace Webb, ayuda a aumentar el contraste entre la estrella y el planeta. “Estás en el régimen en el que los planetas son más brillantes y las estrellas son más tenues”, dice Aarynn Carter, astrónoma de la Universidad de California en Santa Cruz y autora principal de la preimpresión.

Aunque la primera imagen de un exoplaneta del telescopio Webb parece una bombilla pixelada, en realidad demuestra la destreza infrarroja del observatorio. El símbolo de la estrella marca la estrella del exoplaneta HIP 65426 b, que Webb ha bloqueado de la imagen (Crédito: Aarynn Carter, el equipo ERS 1386)

‘Bebé Júpiter’

Carter y sus colegas eligieron estudiar HIP 65426 b después de que otros astrónomos lo descubrieran en 2017, utilizando el Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral en Chile. En julio de este año, el equipo de Carter usó instrumentos en Webb que bloquearon físicamente la luz de la estrella, permitiendo que el planeta apareciera a la vista. Orbita su estrella aproximadamente al doble de la distancia que Plutón orbita alrededor del Sol.

Desbloquear las longitudes de onda infrarrojas adicionales permitió a los astrónomos comprender mejor cuánta energía irradia la atmósfera del planeta. Eso, a su vez, les permitió usar modelos de evolución estelar para precisar su masa en 7 veces y su radio en 1,45 veces la de Júpiter. HIP 65426 b tiene probablemente alrededor de 14 millones de años, lo que lo convierte en “un bebé Júpiter”, dice Biller.

Es “como Júpiter, pero justo después de su formación”. Nuestro Sistema Solar tiene alrededor de 4.500 millones de años. Los estudios futuros probablemente investigarán cómo se formó y evolucionó HIP 65426 b con el tiempo. Mientras tanto, otros astrónomos planean usar Webb para estudiar muchos otros exoplanetas, especialmente los grandes que se encuentran relativamente lejos de su estrella anfitriona y, por lo tanto, pueden ser fotografiados directamente.

Los equipos de ingeniería del Centro de Operaciones de la Misión del Telescopio Espacial James Webb de la NASA monitorean el progreso mientras el segundo espejo primario del observatorio gira a su posición, en el Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial (EFE/Bill Ingalls/NASA)

Los astrónomos no pueden usar esa técnica en HIP 65426 b, porque se encuentra demasiado lejos de su estrella. Pero el equipo de Carter está aplicando el análisis espectral a un planeta diferente, bastante más grande que Júpiter, conocido como VHS 1256 b. Se encuentra a 22 parsecs de la Tierra en la constelación de Corvus.

Ese hallazgo incluye signos de granos de silicato, esencialmente arena caliente, en la atmósfera de ese planeta. “Ese es un resultado enormemente emocionante”, dice Carter. Es la primera vez que se detectan granos de arena en la atmósfera de un planeta más allá del Sistema Solar. Tales nubes de arena pueden formarse cuando las temperaturas en el planeta son lo suficientemente altas como para vaporizar los minerales formadores de rocas.