El Spitzer identifica moléculas en exoplanetas

El Telescopio Espacial Spitzer de la NASA fue usado recientemente para capturar los espectros, o huellas moleculares, de dos “Júpiter calientes” como el representado aquí. Es la primera vez que se obtiene un espectro de un exoplaneta, o planeta fuera de nuestro sistema solar. Crédito imagen:NASA/JPL-Caltech + Animación y leyenda + Imágenes relacionadas y material informativo

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Conocidos como exoplanetas, para identificar las firmas de moléculas en sus atmósferas. El triunfal logro es un paso significativo hacia la capacidad de detectar posible vida en exoplanetas rocosos y llega años antes de lo que habían anticipado los astrónomos.

'Es una estupenda sorpresa”, dijo el científico del proyecto Spitzer Dr. Michael Werner del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California. “No teníamos ni idea cuando diseñamos el Spitzer de que daría un paso tan espectacular en la caracterización de exoplanetas”.

El Spitzer, un telescopio espacial infrarrojo, obtuvo los datos detallados, llamados espectros, de dos exoplanetas gaseosos diferentes. Llamados HD 209458b y HD 189733b, estos también llamados “Júpiter calientes” están, como Júpiter, hechos de gas, pero orbitan mucho más cerca de sus soles.

Los datos indican que los dos planetas son más secos y nubosos de lo que se había predicho. Los teóricos creían que los Júpiter calientes tendrían gran cantidad de agua en sus atmósferas, pero sorprendentemente no fue encontrada ninguna alrededor de HD 209458b y HD 189733b. Según los astrónomos, el agua podría estar presente pero oculta bajo una gruesa capa de nubes altas sin agua.

Esas nubes podrían estar compuestas de polvo. Uno de los planetas, HD 209458b, mostró indicios de diminutos granos de arena, llamados silicatos, en su atmósfera. Esto podría significar que los cielos del planeta están llenos de altas y polvorientas nubes distintas de todo lo visto alrededor de los planetas de nuestro propio sistema solar.

'Las cabezas de los teóricos daban vueltas cuando vieron los datos”, dijo el Dr. Jeremy Richardson del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland.

'Es virtualmente imposible que el agua, en forma de vapor, esté ausente del planeta, por lo que debe estar oculta, probablemente por la capa de nubes de polvo que detectamos en nuestro espectro”, dijo. Richardson es el principal autor de un artículo de Nature aparecido el 22 de febrero que describe un espectro para HD 209458b.

Además del equipo de Richardson, dos grupos más de astrónomos usaron el Spitzer para capturar espectros de exoplanetas. Un equipo dirigido por el Dr. Carl Grillmair del Centro Científico Spitzer en el Instituto Tecnológico de Pasadena, California, observó –HD 189733b, mientras que un equipo dirigido por el ÇDr. MArk R. Swain del JPL se centraron en el mismo planeta del estudio de Richardson, y llegó a resultados similares. Los resultados de Grillmair serán publicados en Astrophysical Journal Letters. Los hallazgos de Swain han sido enviados a Astrophysical Journal Letters.

Un espectro se crea cuando un instrumento llamado espectrógrafo divide la luz de un objeto en sus diferentes longitudes de onda, de la misma forma que un prisma convierte la luz del sol en un arco iris. El patrón resultante de luz, el espectro, revela las “huellas digitales” de las sustancias químicas que componen el objeto.

Hasta ahora, los únicos planetas para los que había disponibles espectros pertenecían a nuestro propio sistema solar. Los planetas en los estudios del Spitzer orbitan estrellas que están muy lejos, son también demasiado débiles para ser observados a simple vista. HD 189733b está a casi 600 billones de kilómetros en la constelación Vulpecula, y HD 209458b está a casi 1500 billones de kilómetros en la constelación Pegasus. Eso significa que ambos planetas están al menos un millón de veces más lejos de nosotros que Júpiter. En el futuro, los astrónomos esperan obtener espectros para planetas rocosos más pequeños, más allá de nuestro sistema solar. Esto les permitiría buscar las huellas de la vida – moléculas claves para la existencia de la vida, tales como el oxígeno y posiblemente incluso la clorofila.

'Con estas nuevas observaciones, estamos refinando las herramientas que necesitaremos algún día para encontrar vida en otros lugares, si existe”, dijo Swain. “Es como si fuera un ensayo general”.

Spitzer fue capaz de revelar los espectros de la débil luz de los dos planetas mediante la técnica conocida como “de eclipse secundario”. En este método – usado antes por el Spitzer en 2005 para detectar directamente la luz de un exoplaneta por primera vez ( http://www.spitzer.caltech.edu/Media/releases/ssc2005-09/index.shtml) – un planeta en tránsito es seguido a medida que pasa por detrás de su estrella, desapareciendo temporalmente desde nuestro punto de vista terráqueo. Midiendo el descenso en la luz infrarroja que ocurre cuando el planeta desaparece, Spitzer puede aprender cuánta luz procede solamente del planeta. La técnica funcionará sólo en longitudes de onda del infrarrojo, donde el planeta es más brillante que en las longitudes de onda visibles y se distingue mejor junto al abrumador resplandor de su estrella.

En los nuevos estudios, el espectrógrafo de Spitzer, que mide la luz infrarroja en un rango de longitudes de onda, se fijó en los dos planetas en tránsito a medida que orbitaban sus estrellas. Esto permitió a los astrónomos restar el espectro de las estrellas del espectro de los planetas junto a sus estrellas para obtener el espectro de los planetas solos.

'Cuando empezamos a hacer estas observaciones, eran consideradas de alto riesgo ya que poca gente pensaba que pudieran funcionar”, sijo Grillmair. “Pero el Spitzer ha demostrado estar soberbiamente diseñado incluso para más de lo que requiere este trabajo”.

Las anteriores observaciones de HD 209458b del Telescopio Espacial Hubble revelaron elementos individuales, como el sodio, oxígeno, carbono e hidrógeno, que surgían muy por encima del planeta, una región más alta que la sondeada por los estudios del Spitzer y donde las moléculas como el agua se desintegrarían. Para esto, el hubble midió los cambios en la luz de la estrella, no del planeta, mientras que el planeta pasaba por delante. Las observaciones indicaron menos sodio del que se había predicho, lo que de nuevo confirma la idea de que el planeta está envuelto por nubes altas.

Los astrónomos esperan usar el Sptizer para estudios posteriores de exoplanetas en tránsito, que son aquellos que cruzan frente a sus estrellas desde nuestro punto de vista. De los aproximadamente 200 exoplanetas conocidos, 14 están en tránsito. Al menos tres de estos, además de HD 209458b y HD 189733b son candidatos para obtener sus espectros. Posteriores estudios espectrales de HD 209458b y HD 189733b arrojarán más información sobre las atmósferas de los planetas.

El Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California, dirige la misión del Telescopio Espacial Spitzer para el Directorio de Misiones Científicas de la NASA en Washington. Las operaciones científicas se llevan a cabo en el Centro Científico Spitzer en el Instituto Tecnológico de California, también en Pasadena. Caltech dirige el JPL para la NASA. El espectrógrafo infrarrojo del Spitzer fue construido por la Universidad de Cornell en Ithaca, N.Y. Su desarrollo fue dirigido por el Dr. Jim Houck de Cornell.

Para recreaciones artísticas y más información, visite http://www.nasa.gov/spitzer y www.spitzer.caltech.edu/Media .

Tabatha Thompson
NASA Headquarters, Washington
202-358-3895

Whitney Clavin
Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Calif.
818-354-4673

2007-020