La óptica adaptativa ha permitido recoger mejores datos sobre la composición de un joven planeta gaseoso conocido como HR799c, de casi 7 veces la masa de Júpiter y que orbita su estrella cada 200 años.

Un equipo de astrónomos liderado por Caltech utilizó instrumentos de vanguardia en el Observatorio W. M. Keck en Maunakea, Hawai, para confirmar la existencia de agua en la atmósfera del planeta, así como la falta de metano.

Aunque otros investigadores habían realizado previamente mediciones similares de este planeta, estos datos nuevos y más robustos demuestran el poder de combinar la espectroscopia de alta resolución con una técnica conocida como óptica adaptativa, que corrige el efecto borroso de la atmósfera terrestre.

“Este tipo de tecnología es exactamente lo que queremos usar en el futuro para buscar signos de vida en un planeta similar a la Tierra. Aún no estamos ahí, pero estamos avanzando”, dice en un comunicado Dimitri Mawet, profesor asociado de astronomía en Caltech, coautor de un nuevo artículo sobre los hallazgos publicado en la revista Astronomical Journal.

Tomar imágenes de planetas que orbitan otras estrellas (exoplanetas) es una tarea formidable. La luz de las estrellas anfitrionas supera a los planetas, haciéndolos difíciles de ver.

Más de una docena de exoplanetas han sido fotografiados directamente hasta el momento, incluyendo HR 8799c y tres de sus compañeros planetarios. De hecho, HR 8799 es el único sistema de múltiples planetas que se ha tomado una fotografía. Descubierto usando ópticas adaptativas en el telescopio Keck II, las imágenes directas de HR8799 son las primeras de un sistema planetario que orbita una estrella distinta de nuestro sol.

Una vez que se obtiene una imagen, los astrónomos pueden usar instrumentos, llamados espectrómetros, para separar la luz del planeta, como un prisma que convierte la luz del sol en un arco iris, revelando así las huellas dactilares de los productos químicos. Hasta ahora, esta estrategia se ha utilizado para aprender sobre las atmósferas de varios exoplanetas gigantes.

El siguiente paso es hacer lo mismo solo para planetas más pequeños que están más cerca de sus estrellas (cuanto más cerca está un planeta de su estrella y más pequeño es su tamaño, más difícil es verlo).

El objetivo final es buscar sustancias químicas en las atmósferas de planetas similares a la Tierra que orbitan en la “zona habitable” de la estrella, incluidas las señales biológicas que podrían indicar vida, como el agua, el oxígeno y el metano.

El grupo de Mawet espera hacer esto con un instrumento en el próximo Telescopio Thirty Meter, un telescopio gigante que está siendo planeado para fines de la próxima década por varios socios nacionales e internacionales, incluido Caltech.

Pero por ahora, los científicos están perfeccionando su técnica utilizando el Observatorio Keck y, en el proceso, aprendiendo sobre las composiciones y la dinámica de los planetas gigantes.

“En este momento, con Keck, ya podemos aprender sobre la física y la dinámica de estos gigantescos planetas exóticos, que no se parecen en nada a nuestros propios planetas del sistema solar”, dice Wang.

En el nuevo estudio, los investigadores usaron un instrumento en el telescopio Keck II llamado NIRSPEC (espectrógrafo de ecelle criogénico de infrarrojo cercano), un espectrómetro de alta resolución que funciona con luz infrarroja.

Acoplaron el instrumento con la poderosa óptica adaptativa del Observatorio Keck, un método para crear imágenes más nítidas utilizando una estrella guía en el cielo como un medio para medir y corregir la turbulencia borrosa de la atmósfera de la Tierra.

Esta es la primera vez que se ha demostrado la técnica en planetas con imágenes directas utilizando lo que se conoce como banda L, un tipo de luz infrarroja con una longitud de onda de alrededor de 3.5 micrómetros, y una región del espectro con muchas huellas químicas detalladas.

“La banda L se ha pasado por alto en gran medida antes porque el cielo es más brillante en esta longitud de onda”, dice Mawet. “Si fueras un extraterrestre con los ojos en sintonía con la banda L, verías un cielo extremadamente brillante. Es difícil ver exoplanetas a través de este velo”.

Los investigadores dicen que la adición de la óptica adaptativa hizo que la banda L sea más accesible para el estudio del planeta HR 8799c. En su estudio, hicieron las mediciones más precisas de los constituyentes atmosféricos del planeta, confirmando que tiene agua y carece de metano como se pensaba anteriormente.

“Ahora estamos más seguros de la falta de metano en este planeta”, dice Wang. “Esto puede deberse a la mezcla en la atmósfera del planeta. El metano, que esperaríamos estar allí en la superficie, podría diluirse si el proceso de convección está trayendo capas más profundas del planeta que no tienen metano”.

La banda L también es buena para realizar mediciones de la relación carbono-oxígeno de un planeta, un indicador de dónde y cómo se forma un planeta. Los planetas se forman a partir de discos giratorios de material alrededor de las estrellas, específicamente a partir de una mezcla de hidrógeno, oxígeno y moléculas ricas en carbono, como el agua, el monóxido de carbono y el metano.

/psg