Y empieza bien: James Webb estudia dos supertierras muy interesantes.
Imagina que la Tierra estuviera mucho, mucho más cerca del Sol. Tan cerca que un año entero solo duraría unas horas. Un hemisferio estaría permanentemente a la luz del día, mientras que el otro estaría envuelto en una oscuridad infinita. Los océanos hierven, las rocas se derriten y la lava llueve desde las nubes. Aunque no existe nada parecido en nuestro sistema solar, los planetas como este (rocosos, del tamaño de la Tierra, extremadamente calientes y cercanos a su estrella madre) no son raros en la Vía Láctea. ¿Cómo son las superficies y las atmósferas de estos extraños planetas? El telescopio espacial James Webb está a punto de dar algunas respuestas.
Cómo empieza
En efecto, por fin ha llegado el momento: ¡el telescopio espacial James Webb está a punto de entrar en funcionamiento! El telescopio se lanzó el día de Navidad y llegó a su destino aproximadamente un mes después. En los últimos meses, los ingenieros han estado calibrando los instrumentos y alineando los segmentos del espejo para que funcionen juntos como un gran espejo. Además, el potente telescopio espacial se ha enfriado bien, lo que es necesario para observar la luz infrarroja de objetos débiles y lejanos. Y así ya no tenemos que esperar mucho. Porque dentro de unas semanas, la apasionante misión de James Webb despegará por fin.
Las supertierras 55 Cancri e y LHS 3844 b
Empieza bien. Porque James Webb será el primero en observar de cerca dos exoplanetas calientes, considerados "supertierras" por su tamaño y composición rocosa. Se trata del 55 Cancri e, cubierto de lava, y del LHS 3844 b, sin aire.
Los exoplanetas rocosos LHS 3844 b y 55 Cancri e comparados con la Tierra y Neptuno. Tanto 55 Cancri e como LHS 3844 b están entre la Tierra y Neptuno en tamaño y masa, pero son más similares a la Tierra en cuanto a su composición. Imagen: NASA, ESA, CSA, Dani Player (STScI)
55 Cancri e se encuentra a unos 40 años luz de la Tierra y orbita peligrosamente cerca de su estrella madre. El planeta tiene una órbita de menos de 18 horas y, por tanto, está 26 veces más cerca de su estrella madre que la distancia entre Mercurio y el Sol. Esto significa que las temperaturas de la superficie aumentan bruscamente, por lo que 55 Cancri e puede estar cubierto por un océano de lava.
Misterio en 55 Cancri e
Hay algo raro en esta supertierra. Se supone que los planetas que orbitan tan cerca de su estrella madre están "bloqueados por las mareas". Esto significa que tienen un lado diurno y otro nocturno, con el lado diurno permanentemente orientado hacia la estrella madre. En consecuencia, las temperaturas son más altas en el lugar más directamente orientado hacia la estrella. Además, la cantidad de calor procedente del lado del día debe permanecer bastante constante a lo largo del tiempo. Pero ambas cosas, sorprendentemente, no se dan en el 55 Cancri e.
Atmósfera
Corresponde a James Webb desvelar este misterio. "55 Cancri e podría tener una atmósfera espesa dominada por el oxígeno o el nitrógeno", explica el investigador Renyu Hu. "Si 55 Cancri e tiene efectivamente una atmósfera, Webb podrá detectarla y determinar de qué está hecha". Otra posibilidad es que 55 Cancri e no esté bloqueado por las mareas y tenga un ciclo regular de día y noche. En este escenario, la superficie se calentaría, se derretiría e incluso se evaporaría durante el día, creando una atmósfera muy fina que Webb podría detectar. Al atardecer, el vapor se enfriaba y se condensaba, formando gotas de lava que llovían sobre la superficie y se volvían a solidificar al caer la noche.
Exoplaneta LHS 3844 b
Mientras que 55 Cancri e permitirá conocer la exótica geología de un mundo cubierto de lava, LHS 3844 b ofrece una oportunidad única para analizar la roca sólida de un exoplaneta. Al igual que 55 Cancri e, LHS 3844 b orbita extremadamente cerca de su estrella madre, completando una rotación cada 11 horas. Sin embargo, como su estrella madre es relativamente pequeña y fría, las temperaturas en su superficie no son extremadamente altas. Las observaciones anteriores también han demostrado que el planeta no tiene atmósfera. Y eso es interesante.
Rocas en LHS 3844 b
Aunque la superficie de LHS 3844 b no puede ser fotografiada directamente con Webb, la ausencia de una atmósfera oscura hace posible el estudio de la superficie con espectroscopia. "Los distintos tipos de roca tienen espectros diferentes", explica la investigadora Laura Kreidberg. "Puedes ver con tus propios ojos que el granito es de color más claro que el basalto. Y se pueden observar diferencias similares en el infrarrojo". Los investigadores utilizarán MIRI (el instrumento de James Webb que se centra en la radiación en el infrarrojo medio) para estudiar el espectro de emisión térmica del lado diurno de LHS 3844 b y luego lo compararán con el de rocas conocidas (como el basalto y el granito) para determinar su composición. Si el planeta es volcánicamente activo, el espectro también puede revelar rastros de gases volcánicos.
Importancia
La importancia de las observaciones de 55 Cancri e y LHS 3844 b va mucho más allá del simple estudio de dos de los ya más de 5000 exoplanetas confirmados. "Nos da una nueva y fantástica visión de los planetas similares a la Tierra", dice Kreidberg. "Además, nos dice más sobre el aspecto que pudo tener la Tierra primitiva cuando era tan caliente como estos planetas en la actualidad".
Por cierto, esto es solo el principio. Pues Webb investigará todas las fases de la historia cósmica, desde el interior del sistema solar hasta las galaxias más lejanas observables en el universo primitivo, y todo lo que hay en medio. Por tanto, se espera que este, el telescopio más potente jamás construido, revele nuevos e inesperados descubrimientos y ayude a la humanidad a comprender mejor el origen del universo y nuestro lugar en él.
Se espera que el telescopio James Webb, del tamaño de una pista de tenis, revolucione la forma de ver (y de ver) el universo.