Los astrónomos han hecho un descubrimiento innovador utilizando el Telescopio Espacial James Webb: la primera detección confirmada de gas de sulfuro de hidrógeno en las atmósferas de tres exoplanetas masivos que orbitan alrededor de la estrella HR 8799. Este hallazgo proporciona evidencia crítica sobre cómo se formaron estos gigantes gaseosos, lo que sugiere que acumularon materiales sólidos en las primeras etapas de su desarrollo, un proceso que podría arrojar luz sobre la formación de planetas en todo el universo.
El sistema HR 8799: un laboratorio único
HR 8799 es una estrella relativamente joven, de sólo 30 millones de años, situada aproximadamente a 129 años luz de distancia, en la constelación de Pegaso. A diferencia de la mayoría de los exoplanetas, que se detectan indirectamente, los cuatro planetas que orbitan HR 8799 (b, c, d y e) son directamente visibles a través de potentes telescopios. Estos súper Júpiter tienen entre cinco y diez veces la masa de Júpiter y orbitan a grandes distancias de su estrella, unas 15 veces más lejos que la Tierra del Sol.
Este sistema es notable porque es el único actualmente conocido que alberga cuatro gigantes gaseosos masivos. El descubrimiento plantea preguntas fundamentales sobre cómo se forman tales sistemas, dado que la mayoría de los demás sistemas exoplanetarios observados tienen menos compañeros o más pequeños.
El azufre como indicador clave de la formación de sólidos
El equipo de investigación, dirigido por el Dr. Jean-Baptiste Ruffio de la Universidad de California en San Diego, utilizó la excepcional sensibilidad de Webb para analizar la composición atmosférica de los planetas c, d y e. ¿El hallazgo clave? La presencia de gas sulfuro de hidrógeno (H₂S).
¿Por qué es importante el azufre? A diferencia del carbono o el oxígeno, que pueden originarse tanto a partir de gas como de materiales sólidos en un disco planetario, el azufre a tales distancias de una estrella debe provenir de material sólido. El azufre en fase gaseosa no sobreviviría a estas temperaturas. Esto significa que los planetas acumularon azufre en forma de sólidos durante su formación.
“No hay forma de que estos planetas hayan acumulado azufre en forma de gas”, explicó el Dr. Jerry Xuan, investigador postdoctoral en UCLA y Caltech.
El equipo desarrolló nuevas técnicas de análisis de datos para extraer señales débiles de las observaciones de Webb, dado que los planetas son aproximadamente 10.000 veces más débiles que su estrella.
Tendencias universales en la composición del planeta
La proporción de azufre e hidrógeno, así como de carbono y oxígeno, es significativamente mayor en estos exoplanetas que en el propio HR 8799. Esto indica una clara diferencia de composición entre los planetas y su estrella madre.
Curiosamente, este mismo patrón de enriquecimiento en elementos pesados también se observa en Júpiter y Saturno en nuestro propio Sistema Solar. Esto sugiere que los planetas de diferentes sistemas pueden formarse con una tendencia similar a acumular elementos pesados en proporciones aproximadamente iguales.
“No es fácil explicar el enriquecimiento uniforme de carbono, oxígeno, azufre y nitrógeno en Júpiter, pero el hecho de que estemos viendo esto en un sistema diferente sugiere que está sucediendo algo universal en la formación de planetas”, dijo el Dr. Xuan.
Implicaciones futuras para la búsqueda de planetas similares a la Tierra
Los métodos utilizados en este estudio (separar visual y espectralmente los planetas de sus estrellas) serán cruciales para futuras investigaciones sobre exoplanetas. Aunque actualmente se limitan a los gigantes gaseosos, a medida que los telescopios mejoran, los científicos anticipan aplicar estas técnicas para estudiar en detalle planetas similares a la Tierra.
La búsqueda de análogos de la Tierra sigue siendo un objetivo a largo plazo, y los científicos estiman que podrían pasar décadas antes de obtener un espectro de un planeta similar a la Tierra y comenzar a buscar posibles biofirmas en su atmósfera. Sin embargo, estos hallazgos marcan un paso significativo hacia ese objetivo final.
En conclusión, la detección de sulfuro de hidrógeno en las atmósferas de los gigantes gaseosos de HR 8799 confirma que estos planetas se formaron mediante acreción de materiales sólidos, lo que se suma a la creciente evidencia de patrones universales en la formación de planetas. Este avance proporciona información valiosa para futuras búsquedas de exoplanetas, acercándonos a la comprensión de la diversidad de sistemas planetarios más allá del nuestro.
