Otro éxito del Webb: logran fotografiar un planeta perseguido desde hace años y del que apenas había datos

Sin embargo, fue suficiente con recurrir al Telescopio Espacial James Webb para dejar las cosas claras. «Para nuestra sorpresa -prosigue Matthews- el punto brillante que apareció en nuestras imágenes MIRI no coincidía con la posición que esperábamos para el planeta», señala Matthews. «Estudios anteriores habían identificado correctamente un planeta en este sistema, pero subestimaron la masa y la separación orbital de este gigante gaseoso súper Júpiter».

La detección de este mundo es inusual por varias razones. Se trata, en efecto, del primer exoplaneta fotografiado por James Webb antes que desde la Tierra. Además, es mucho más frío que los planetas gaseosos que el telescopio ha estudiado hasta ahora. Por supuesto, aquí 'imagen' significa que el planeta aparece como un punto brillante en las fotografías y es, por lo tanto, una evidencia directa. Los métodos de tránsito y velocidad radial, sin embargo, son evidencias indirectas, ya que los mundos descubiertos sólo se revelan a través de los efectos que causan en la estrella.

El nuevo mundo, que se encuentra a 12 años luz de la Tierra, gira alrededor del miembro principal de un cercano sistema estelar triple llamado Epsilon Indi, o Eps Ind para abreviar. Según las convenciones internacionales de etiquetado, esa estrella primaria, una enana roja más pequeña y fría que el Sol, se designa como Eps Ins A. Los sucesivos planetas que pudiera haber se identificarán añadiendo letras del alfabeto (b, c, d, e...) por lo que el planeta se ha designado oficialmente como Eps Ind Ab.

Los nuevos datos aportados por el telescopio espacial revelan que se trata de un 'súper Júpiter', con una masa seis veces superior a la de su homólogo en el Sistema Solar. Eps Ind Ab gira alrededor de su estrella anfitriona en una órbita elíptica y excéntrica y se aleja de ella entre 20 y 40 unidades astronómicas (Una unidad astronómica es la distancia media entre la Tierra y el Sol, aproximadamente 150 millones de kilómetros). Todos estos valores difieren considerablemente de los obtenidos en estudios anteriores, razón por la cual el equipo decidió considerarlo como un planeta 'nuevo'.

Hasta la fecha, sólo se conocen unos pocos planetas gigantes gaseosos fríos, todos ellos inferidos indirectamente a partir de mediciones de velocidad radial, método que consiste en medir las sutiles variaciones en la velocidad de la estrella causadas por los 'tirones gravitatorios' del planeta en órbita. Al obtener imágenes directas, sin embargo, los astrónomos pueden estudiar sus atmósferas y rastrear la evolución de los sistemas planetarios en comparación con modelos computacionales. Las observaciones llevadas a cabo por Matthews y su equipo abren el camino para encontrar muchos más de estos planetas gigantes gaseosos fríos. Esto permitirá a los astrónomos estudiar una nueva clase de exoplanetas y compararlos con los gigantes gaseosos del sistema solar.

¿Pero por qué resultan estos gigantes fríos tan difíciles de observar? En primer lugar, porque a diferencia de los llamados 'Júpiter calientes', suelen estar muy lejos de sus estrellas anfitrionas, y es muy poco probable que esas órbitas tan amplias coincidan en algún momento con la línea de visión de los telescopios para producir una señal de tránsito. Y captarlos por medio de la velocidad radial supone todo un desafío cuando sólo se puede monitorear un pequeño sector de la órbita.

Estudios anteriores ya intentaron investigar el planeta gigante que gira alrededor de Eps Ind A utilizando mediciones de velocidad radial. Sin embargo, extrapolar una pequeña parte de la órbita llevó a los científicos a conclusiones incorrectas sobre las propiedades del planeta. Después de todo, Eps Ind Ab necesita alrededor de 200 años para completar una órbita alrededor de su estrella, y las observaciones realizadas sólo durante algunos años no bastan para determinar la órbita con alta precisión.

Por eso, Matthews y sus colegas tuvieron que idear un enfoque diferente. Así, pensaron en tomar una fotografía del planeta y aplicar el método conocido como 'imagen directa'. Pero había un problema. Dado que las estrellas son tan brillantes, eclipsan a cualquier otro objeto cercano, de modo que las cámaras normales se verían abrumadas por la cegadora luz de las estrellas.

Por eso los investigadores decidieron utilizar la cámara MIRI (Instrumento de Infrarrojo Medio) del telescopio espacial James Webb, que está equipada con un coronógrafo, una especie de 'máscara' que cubre la estrella y bloquea su luz como si se tratara de un eclipse artificial. Esta ventaja, unida al hecho de que MIRI observa en el infrarrojo medio, donde los objetos brillan más intensamente, fue la clave del éxito de la detección.

«Descubrimos una señal en nuestros datos que no coincidía con el exoplaneta esperado -recuerda Matthews-. El punto de luz en la imagen no estaba en la ubicación prevista, pero el planeta todavía parecía ser un gigante». Sin embargo, antes de estar del todo seguros, los astrónomos tenían que excluir la posibilidad de que la señal procediera de una fuente de fondo no relacionada con la estrella madre.

«Siempre es difícil estar seguro -dice por su parte Leindert Boogaard, coautor del estudio-, pero a partir de los datos, parecía bastante improbable que la señal procediera de una fuente de fondo extragaláctica».

En cuanto a la atmósfera, y a pesar de que se trata de un trabajo preliminar, los investigadores indican que podría contener cantidades importantes de elementos pesados, en concreto carbono, en forma de moléculas de metano o de dióxido y monóxido de carbono.

El trabajo, pues, es sólo un primer paso hacia la caracterización de Eps Ind Ab. El próximo objetivo será obtener espectros que permitan elaborar una huella digital detallada de la climatología y la composición química del planeta.

«A largo plazo -dice Matthews-, esperamos observar también otros sistemas planetarios cercanos para buscar gigantes gaseosos fríos que puedan haber escapado a la detección. Un estudio de este tipo serviría como base para una mejor comprensión de cómo se forman y evolucionan los planetas gaseosos».