Cómo el Telescopio Webb nos mostrará planetas nunca antes vistos

Cuando James Webb El Telescopio Espacial (JWST) comenzó a operar durante el veranoY El conjunto de instrumentos y espejos más grande y poderoso jamás lanzado al espacio se enfocará en algunos de los objetivos más remotos y asombrosos del universo: las primeras estrellas y galaxias que se formaron en nuestro universo, por supuesto, pero también planetas exteriores.

JWST En realidad, no es un cazador de exoplanetas, pero con su espejo primario de 6,5 metros y sus instrumentos de espectroscopia infrarroja, está bien preparado para observar más de cerca estos mundos más lejanos que nunca. Cuéntanos sobre sus ingredientes y, quizás, si hay señales de vida en su atmósfera.

astrofísico de Cornell nicole lewis Dice que planea dedicar parte de su tiempo observando el JWST a explorar el “campo profundo” WASP-17b. que eso “Júpiter caliente“Un exoplaneta a unos 1.000 años luz de la Tierra. El telescopio pasará “80 horas mirando un planeta en todas las direcciones utilizando una amplia gama de instrumentos, lo que nos permitirá comenzar a comprender cómo son las diferentes partes del planeta”. dice Luis. inverso. Al combinar las mediciones de temperatura, la estructura de las nubes y la química atmosférica, “realmente podremos pintar una imagen en 3D de cómo se ve el Júpiter WASP-17b caliente”, dijo.

Representación artística de los exoplanetas “Júpiter caliente” WASP-12b, WASP-6b, WASP-31b, WASP-39b, HD 189733b, HAT-P-12b, WASP-17b, WASP-19b, HAT-P-1b, HD 209458b.NASA

¿Y cómo sería un planeta así fuera del sistema solar? Irónicamente, no parecerá gran cosa y no se parecerá a nada que hayamos visto antes. Es un poco complicado, pero los hallazgos pueden remodelar nuestra comprensión de nuestro lugar en el universo.

¿Cómo serán los exoplanetas de JWST?

“Divulgación completa, no vamos a obtener imágenes bonitas de los exoplanetas”, dice Lewis. JWST es grande y poderoso y vería miles de millones de años en el pasado, pero la disolución de un exoplaneta tan distante al lado de su estrella que parece una imagen de Hubble o Voyager de un planeta en nuestro sistema solar aún está lejos de ser poderosa.

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Veremos los exoplanetas en vivo, dice Lewis, los más grandes de todos modos, pero aparecerán como “solo un punto brillante”.

No te decepciones. Ese punto es solo el comienzo. JWST ayudará a construir una imagen más compleja de los exoplanetas distantes a lo largo del tiempo al cartografiarlos con más detalle que nunca y observar las longitudes de onda desatendidas.

“Cuando miramos los planetas, pensamos en ellos como aparecen visualmente debido a la luz que reflejan”, dice Lewis. “Pero si realmente quieres saber qué lo hace funcionar, debes mirarlo en el infrarrojo”, como si quisieras ver si hay compuestos orgánicos en su atmósfera.

El venerable Telescopio Espacial Hubble ha realizado una astronomía asombrosa, pero principalmente ve longitudes de onda óptica, ultravioleta e infrarroja cercana. El Telescopio Espacial Spitzer retirado actualmente está configurado en infrarrojo, pero se suspendió en 2020, y aunque Lewis señala que ha hecho una astronomía fantástica para exoplanetas, nunca fue diseñado para tal misión.

También hay telescopios terrestres que pueden ver en el infrarrojo, pero no se pueden alcanzar ciertas longitudes de onda debido a los efectos de filtrado de la atmósfera terrestre. Juntos, eso significa que “hemos podido encontrar huellas dactilares químicas en la atmósfera” de exoplanetas, dice Lewis, “pero en casi todos los casos, tratamos la atmósfera como uniforme y homogénea, y la tratamos esencialmente como uno- dimensional.”

Basado en el espacio y optimizado para una amplia gama del espectro infrarrojo, Webb proporcionará datos que los científicos pueden usar para crear modelos verdaderamente multidimensionales de exoplanetas. Comprender cómo se organiza su atmósfera y en qué consiste su composición.

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“Podremos observar señales de cosas como dióxido de carbono, monóxido de carbono, metano, todo tipo de especies interesantes”, dice Lewis. “Podemos comenzar a alejarnos de esta visión unidimensional del planeta y comenzar a comprender cómo se ve en dos dimensiones en tres”.

¿Cómo será nuestro sistema solar para JWST?

Si bien la capacidad de Webb para estudiar los objetos más distantes del universo genera mucho interés y entusiasmo, un telescopio espacial también pasará mucho tiempo mirando profundamente las cosas más cercanas a casa.

Heidi Hamill, científica multidisciplinaria con Webb desde principios de la década de 2000, usará su tiempo de observación para observar casi todo en nuestro sistema solar fuera de la órbita de la Luna, desde Marte hasta asteroides y exoplanetas, e incluso los extraños mundos helados de el cinturón de Kuiper.

Puede que estés muy emocionado de ver a Urano. El gigante helado, anular e inclinado, fue visitado solo una vez por la Voyager 2 en 1986, y está orbitando a la distancia justa para un campo de visión ideal para Webb. Realmente vamos a obtener algunas imágenes geniales de Urano usando la web, aunque, por supuesto, será infrarrojo.

Al explicar cómo se vería Urano desde Webb, señala un conjunto de imágenes del gigante gaseoso tomadas por el Hubble, el Observatorio Keck y el Telescopio Europeo Muy Grande (VLT). Las cimas de las nubes azul y rosa aparecen en las imágenes ópticas y de infrarrojo cercano tomadas por Hubble y Keck, pero las imágenes de infrarrojo medio tomadas por el VLT parecen algo borrosas, o como un trozo de brasas en la parte trasera de un horno.

Vistas de Urano en múltiples longitudes de onda. NASA

“Webb tendrá una mejor calidad de imagen”, dice Hamill. “Podremos endurecer estas imágenes y entonces no se verán tan pixeladas”.

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Webb permitirá a Hamel y otros científicos planetarios comprender mejor cómo interactúan las atmósferas superior e inferior de Urano. El espectrómetro de Webb les permitirá mapear la composición química del planeta como nunca antes.

“¿De dónde viene el metano? ¿De dónde viene el etano?”, dice Hamel. “Podremos obtener esta química en función de la altura y descubrir las conexiones.

Por qué eso importa – No es coincidencia que los científicos que observan exoplanetas distantes y planetas en nuestro patio trasero estén interesados ​​en los espectros y la composición química de sus objetivos. Observaciones como estas no siempre brindan imágenes sorprendentes de inmediato: puede pegarlas en un póster como puede con muchas imágenes del Hubble, pero con el tiempo pueden ayudar a los científicos a pintar una imagen conceptual más amplia y profunda de cómo todos los planetas y sistemas solares. trabajo, incluido el nuestro.

Lewis dice que los científicos pasan mucho tiempo tratando de responder preguntas sobre cómo llegamos aquí.

¿Cómo se formó nuestro sistema solar? ¿Cómo resultó que la Tierra es el único planeta habitable del sistema solar?

“Pero siempre tuvimos una muestra de solo ocho cosas para comparar, ¿verdad? Ahora tendremos una muestra de 300 a 400 cosas”, dice ella. “Esto nos permite probar nuestros modelos para la física y la química de lo que hace que los planetas se muevan”.

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