Hito: los astrónomos descubren el vapor de agua en una súper tierra

Dos equipos independientes han descubierto la firma del vapor de agua en la atmósfera de la súper Tierra K2-18b.

La impresión de este artista muestra el planeta K2-18b, su estrella anfitriona y un planeta acompañante en este sistema.
ESA / Hubble / M. Kornmesser

En un hito para la investigación de exoplanetas, dos equipos independientes de astrónomos han detectado vapor de agua en la atmósfera del planeta K2-18b.

El planeta es rocoso, pero no es gemelo de la Tierra. Con casi tres veces el diámetro de la Tierra y entre 7 y 10 veces su masa, K2-18b es una súper Tierra, un tipo de planeta abundante en la galaxia, a pesar de que está ausente del sistema solar. Algunas súper-Tierras han resultado ser más como sub-Neptunes, con grandes envolturas gaseosas, pero la densidad promedio de este planeta es similar a la densidad de la Luna o Marte.

Hasta ahora, los intentos de medir las atmósferas de las súper-Tierras terrestres han fracasado, ya sea debido a las nubes espesas (como fue el caso de Gliese 1214 by HD 97658 b), una atmósfera liviana y sin características de solo hidrógeno y helio (en cuanto a 55 Cancri e), o sin atmósfera y sin nubes (como en seis de los planetas en el sistema TRAPPIST-1).

K2-18b es intrigante en parte porque, al igual que los planetas TRAPPIST-1, orbita en la zona habitable de su estrella enana roja. Circula su estrella cada 33 días, pero la estrella menos de la mitad del tamaño del Sol es más roja y más tenue, proporcionando suficiente luz para mantener el agua líquida en la superficie del planeta. Y a solo 110 años luz de distancia, esta súper Tierra parecía un buen candidato para futuros estudios de su atmósfera.

La presencia de agua

Bj rn Benneke (Universidad de Montreal) dirigió un equipo para solicitar tiempo en el Telescopio Espacial Hubble, observando el planeta mientras cruzaba la cara de su estrella. El análisis del equipo de ocho de estos tránsitos, así como los tránsitos observados por los telescopios espaciales Kepler y Spitzer, aparecerá en el Astronomical Journal . Otro equipo con sede en el University College London, incluido el autor principal Angelos Tsiaras, publicó un análisis independiente de los mismos datos del Hubble, ahora disponibles públicamente, en Nature Astronomy el 11 de septiembre.

Ambos equipos descubrieron que el vapor de agua está casi seguramente presente en la atmósfera de esta súper Tierra. Más allá de eso, los datos son confusos: no está claro cuánta agua está presente, ni siquiera de qué forma.

Esto se debe principalmente a que los investigadores están tomando un espectro de transmisión del planeta a medida que pasa frente a su estrella anfitriona, es decir, están mirando la luz de la estrella a medida que pasa a través de una delgada capa de la atmósfera del planeta.

Los científicos de la NASA encontraron firmas débiles de agua en las atmósferas de cinco Júpiter calientes. Los cinco planetas parecen tener una neblina de gran altitud que debilita la señal del agua desde lo más profundo de sus atmósferas.

Este tipo de observación no brinda mucha información sobre cómo la temperatura y la presión cambian con la altitud, lo que deja a los astrónomos en la oscuridad sobre todo, desde la composición hasta la estructura del mundo rocoso. El planeta podría, por ejemplo, ser un mundo acuático, pero esa es una idea que las observaciones no pueden confirmar ni negar.

"Tenemos mucho cuidado de exagerar lo que podemos extraer de estas observaciones", dice Giovanna Tinetti (UC London).

¿Que tipo de mundo es este?

Ingo Waldman, del equipo del University College de Londres, explicó que tres escenarios diferentes se ajustan igualmente bien a los datos: la atmósfera podría ser hidrógeno puro con mucha agua, o la atmósfera podría contener hidrógeno y nitrógeno con solo un poco de agua. O una tercera opción permite una atmósfera de hidrógeno, una "pequeña mancha" de agua y nubes o peligros de gran altitud que oscurecen la vista.

Benneke y sus colegas agregan otra opción: agua líquida además del vapor de agua. Sus cálculos sugieren que podría llover en medio de la atmósfera de este mundo.

Más datos ayudarán a determinar si estos escenarios son correctos. El Hubble proporciona el rango de longitud de onda ideal para investigar la presencia de agua, y esto también se puede hacer para otras súper-Tierras. Sin embargo, en última instancia, la gama más amplia de longitudes de onda y espectros de mayor resolución que ofrecerá el telescopio espacial James Webb será clave para explorar este mundo.