Por primera vez en la historia, se ha logrado captar directamente la presencia de dióxido de carbono (CO₂) en un planeta fuera de nuestro sistema solar. Este hito ha sido alcanzado por el telescopio espacial James Webb (JWST), que ha conseguido imágenes detalladas del sistema planetario HR 8799, ubicado a aproximadamente 130 años luz de la Tierra.
Las observaciones revelan la composición atmosférica de los cuatro gigantes gaseosos que orbitan la estrella HR 8799, proporcionando pistas clave sobre su formación. Los resultados indican que estos planetas se formaron de manera similar a Júpiter y Saturno, mediante un proceso conocido como acreción de núcleo, en el cual un núcleo sólido se forma primero y luego atrae grandes cantidades de gas.
“Esta detección confirma la presencia de elementos pesados en la atmósfera de los planetas, como carbono, hierro y oxígeno. Dado lo que sabemos sobre su estrella anfitriona, concluimos que estos planetas probablemente se formaron por acreción de núcleo, un resultado notable para planetas que podemos observar directamente”, explica William Balmer, astrofísico de la Universidad Johns Hopkins y autor principal del estudio.
HR 8799: Un sistema planetario joven y brillante
El sistema HR 8799 es relativamente joven, con unos 30 millones de años de edad, en comparación con los 4600 millones de años de nuestro propio sistema solar. Debido a su juventud, sus planetas aún retienen el calor de su formación, lo que los hace brillar intensamente en longitudes de onda infrarrojas. Esto permite a los astrónomos estudiar con gran detalle su composición y temperatura, obteniendo información crucial sobre cómo se forman y evolucionan los gigantes gaseosos.
Los astrónomos han teorizado durante años que los planetas gigantes pueden formarse de dos maneras principales:
- Acreción de núcleo: un proceso en el que un núcleo sólido acumula gas progresivamente, tal como ocurrió con Júpiter y Saturno.
- Inestabilidad gravitatoria: un proceso más rápido en el que el gas colapsa directamente en un planeta masivo desde el disco protoplanetario que rodea a una estrella joven.
Los datos de James Webb apoyan con fuerza la primera teoría en el caso de HR 8799, ya que los planetas presentan niveles elevados de elementos pesados, lo que sugiere que crecieron a partir de núcleos sólidos antes de atraer sus gruesas envolturas de gas.
La imagen infrarroja más nítida hasta la fecha
Para obtener estas imágenes, el equipo de investigadores utilizó los coronógrafos de James Webb, dispositivos diseñados para bloquear la luz deslumbrante de una estrella y permitir la observación de objetos tenues a su alrededor, como exoplanetas. Este método es similar a un eclipse solar artificial, lo que permite revelar detalles que, de otro modo, quedarían ocultos.
“Solo unas pocas docenas de exoplanetas han sido fotografiados directamente debido a lo difícil que es capturar su luz en medio del resplandor de su estrella”, explica Rémi Soummer, experto en coronografía del JWST. “Pero con Webb, no solo estamos obteniendo imágenes, sino que estamos analizando la composición química de sus atmósferas en detalle”.
Entre los hallazgos más importantes de este estudio destaca la primera detección de CO₂ en imágenes directas de un exoplaneta. Hasta ahora, el dióxido de carbono solo se había detectado indirectamente en planetas fuera del sistema solar, mediante el método de tránsito, que mide cómo la atmósfera de un exoplaneta filtra la luz de su estrella.
Un ejemplo de esta técnica se vio en 2022, cuando James Webb detectó CO₂ en la atmósfera del exoplaneta WASP-39 b. Sin embargo, aquella detección se basó en la forma en que el planeta bloqueaba la luz estelar al pasar por delante de su estrella, en lugar de una imagen directa como la que se ha obtenido ahora con HR 8799.
Nuevas perspectivas para la exploración de exoplanetas
El hallazgo abre nuevas posibilidades para el estudio de planetas en otros sistemas solares y sugiere que la detección de gases atmosféricos mediante imágenes directas puede ser más factible de lo que se pensaba. Además, estos estudios ayudarán a los astrónomos a responder preguntas fundamentales sobre la formación planetaria y la diversidad de mundos en la galaxia.
“Queremos entender cuán único o común es nuestro sistema solar en el contexto de otros sistemas”, dice Balmer. “Al estudiar exoplanetas, estamos construyendo una imagen más completa de cómo se forman los mundos y qué factores influyen en su evolución”.
El equipo planea ahora usar los coronógrafos del JWST para analizar otros planetas gigantes en sistemas estelares cercanos y comparar sus composiciones con las predicciones de los modelos teóricos. Los investigadores creen que este tipo de estudios también podría aportar pistas sobre el papel de los gigantes gaseosos en la formación de planetas rocosos como la Tierra, ya que estos colosos pueden influir en la distribución de material en un sistema solar naciente.
“Los gigantes gaseosos actúan como bolas de boliche cósmicas”, añade Balmer. “Pueden estabilizar el sistema, expulsar planetas más pequeños o incluso protegerlos de impactos catastróficos. Cuanto mejor entendamos su formación, más sabremos sobre el papel que desempeñan en la creación de sistemas planetarios habitables”.
Un hito para la astronomía moderna
Este descubrimiento es un nuevo testimonio de las capacidades del telescopio James Webb, que sigue superando expectativas en la exploración de exoplanetas y sus atmósferas. Las imágenes obtenidas del sistema HR 8799 representan un gran paso adelante en la caracterización de planetas fuera de nuestro sistema solar y refuerzan el papel de Webb como una herramienta esencial para el estudio de mundos lejanos.
Con cada nuevo descubrimiento, James Webb nos acerca más a comprender nuestro lugar en el universo. ¿Qué más revelará en los próximos años? La exploración apenas comienza.
Fuente: Balmer, W. O., et al. (2025). “JWST-TST High Contrast: Living on the Wedge, or, NIRCam Bar Coronagraphy Reveals CO₂ in the HR 8799 and 51 Eri Exoplanets' Atmospheres”. The Astronomical Journal, 169(4). DOI: 10.3847/1538-3881/adb1c6.
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