Fuera de nuestro sistema solar, a unos 130 años luz de distancia, hay un sistema planetario que desde hace tiempo ha sido objetivo de los astrónomos que estudian cómo se formaron otros mundos. Orbita la estrella HR 8799 y está compuesto por cuatro planetas. Ahora, el James Webb (JWST), el telescopio espacial más potente, ha tomado imágenes del dióxido de carbono (CO2) presente en estos mundos. Se trata de las primeras imágenes de dióxido de carbono fuera de nuestro sistema solar que captura este telescopio lanzado el 25 de diciembre de 2021, tal y como se detalla este lunes en un estudio publicado en la revista The Astrophysical Journal.
HR 8799, compuesto por cuatro planetas, es un sistema solar joven, pues estiman que tiene unos 30 millones de años de antigüedad, frente a los 4.600 millones que tiene el nuestro. Como todavía están calientes tras su violento y reciente nacimiento, estos mundos emiten grandes cantidades de luz infrarroja que proporcionan a los científicos valiosos datos sobre su proceso de información.
¿Qué supone la detección de dióxido de carbono en este sistema? «Hemos observado planetas gigantes gaseosos, como Júpiter o Saturno, pero en otro sistema solar», resume William Balmer, investigador de la Universidad Johns Hopkins, en EEUU, y autor principal del estudio. «Dado que estos planetas son muy masivos y en su mayoría gaseosos, tienen atmósferas hinchadas que están formadas por muchos tipos diferentes de moléculas. Una de las moléculas que pueden encontrarse de forma natural en las atmósferas de los planetas gigantes gaseosos es el CO2. En una gran atmósfera gaseosa, el CO2 se produce de forma natural por reacciones químicas entre el agua (H2O), el monóxido de carbono (CO) y el gas hidrógeno (H2)».
Los planetas gigantes pueden formarse de dos maneras: construyendo lentamente núcleos sólidos que atraen gas, como nuestro sistema solar, o bien colapsando rápidamente desde el disco de enfriamiento de una estrella joven hasta convertirse en objetos masivos. Saber qué modelo es más común puede dar a los científicos pistas para distinguir entre los tipos de planetas que encuentran en otros sistemas.
Uno de los obstáculos es que hasta ahora se han obtenido imágenes directas de muy pocos exoplanetas, pues son miles de veces más débiles que sus estrellas. Al captar imágenes directas en longitudes de onda específicas sólo accesibles con el James Webb, este equipo de astrónomos está allanando el camino para observaciones más detalladas que permitan determinar si los objetos que ven orbitando otras estrellas son realmente planetas gigantes u otro tipo de objetos, como enanas marrones, que se forman como estrellas pero no acumulan suficiente masa para iniciar la fusión nuclear.
Además de ofrecer pruebas sólidas de que los cuatro planetas que integran el sistema HR 8799 se formaron de una forma parecida a Júpiter y Saturno -construyendo poco a poco sus núcleos sólidos-, esta detección también confirma que el Webb es capaz de analizar directamente la química de las atmósferas de los exoplanetas, y no sólo de inferir la composición a partir de las mediciones de la luz estelar.
«No esperábamos que estos planetas tuvieran mucho dióxido de carbono, porque durante décadas, los astrónomos pensaron que podían estar constituidos casi completamente de hidrógeno y helio, afirma William Balmer a través de un correo electrónico. «El hecho de que estos planetas tengan señales tan intensas de CO2 nos indica que se formaron originalmente a partir de núcleos de «planetesimales» de hielo y roca, que tenían una gran cantidad de hielo de CO2. Después, estos núcleos crecieron hasta alcanzar un tamaño suficiente para recoger una gran cantidad de gas hidrógeno», relata. Así es como creen que se formaron los gigantes gaseosos de nuestro sistema solar, Júpiter y Saturno.
Búsqueda de vida en exoplanetas
Preguntado sobre si alguno de estos planetas podría albergar vida, asegura que «desafortunadamente» no hay posibilidades de que así sea: «Se trata de moléculas abióticas de dióxido de carbono producidas por reacciones químicas simples en atmósferas de muy alta presión», reitera.
No obstante, añade otra posibilidad: «Es posible que haya planetas rocosos más pequeños en estos sistemas solares que aún no podemos ver, o lunas rocosas (como Europa alrededor de Júpiter, o Titán alrededor de Saturno) que podrían tener atmósferas u océanos que podrían albergar vida. Pero, por ahora, son puras especulaciones, aunque me encanta la ciencia ficción», asegura.
En ese sentido, adelanta, «los científicos esperan construir en el futuro un telescopio espacial capaz de buscar señales de vida en planetas rocosos, utilizando la misma técnica que hemos demostrado aquí (imagen directa de planetas con un coronógrafo). Esperemos que la próxima generación de científicos pueda hacer afirmaciones más sólidas sobre la vida en los exoplanetas».
Formación de planetas
Volviendo al presente, Balmer afirma que esperan encontrar más elementos como el CO2 fuera de nuestro sistema Solar gracias al James Webb: «Otros equipos han realizado más observaciones de este sistema con este telescopio, y es probable que descubran aún más elementos y moléculas interesantes. De particular interés son los elementos como el fósforo (P) y el azufre (S), que deberían darnos más información sobre las rocas que formaron estos planetas, pues nuestras observaciones nos han proporcionado mucha información sobre el hielo».
Asimismo, su equipo ha obtenido 20 horas más de tiempo de observación en el JWST para replicar este mismo experimento de CO2 en otros cuatro sistemas solares en 2026, «para ver si este sistema, el HR 8799, es un caso atípico o no», detalla.
Con este tipo investigaciones, resume Balmar, lo que pretenden es «comprender nuestro propio sistema solar, la vida y a nosotros mismos en comparación con otros sistemas para poder contextualizar nuestra existencia», dice Balmer. «Queremos tomar fotografías de otros sistemas solares y ver en qué se parecen o en qué se diferencian del nuestro. A partir de ahí, podemos intentar hacernos una idea de lo raro que es realmente nuestro sistema solar… o de lo normal».
