Los investigadores están espiando en busca de señales de vida entre las atmósferas de los exoplanetas.

29 de enero de 2024

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por Tatyana Woodall, The Ohio State University

Una nueva investigación sugiere que la próxima generación de telescopios avanzados podría mejorar la búsqueda de vida extraterrestre potencial al examinar de cerca las atmósferas de exoplanetas cercanos.

Un artículo publicado recientemente en The Astronomical Journal detalla cómo un equipo de astrónomos de The Ohio State University examinó la capacidad de los próximos telescopios para detectar trazas químicas de oxígeno, dióxido de carbono, metano y agua en 10 exoplanetas rocosos. Estos elementos son biosignaturas que también se encuentran en la atmósfera de la Tierra y pueden proporcionar evidencia científica clave de vida.

El estudio encontró que para un par de estos mundos cercanos, Proxima Centauri b y GJ 887 b, estos telescopios son altamente capaces de detectar la presencia de posibles biosignaturas. De los dos, los hallazgos muestran que solo para Proxima Centauri b las máquinas podrían detectar dióxido de carbono si estuviera presente. Aunque no se ha encontrado ningún exoplaneta que sea un gemelo preciso de las condiciones iniciales de la Tierra para la vida, este trabajo sugiere que, si se examinan en mayor detalle, estas Super Tierras únicas, planetas más masivos que la Tierra pero más pequeños que Neptuno, podrían ser un objetivo adecuado para futuras misiones de investigación.

Para avanzar en la búsqueda de planetas habitables, Huihao Zhang, autor principal del estudio y estudiante de último año de astronomía en Ohio State, y sus colegas también buscaron determinar la eficacia de instrumentos de imagen especializados como el Telescopio Espacial James Webb (JWST) y otros Telescopios Extremadamente Grandes (ELTs) como el European Extremely Large Telescope, el Thirty-Meter-Telescope y el Giant Magellan Telescope para la imagen directa de exoplanetas.

"No todos los planetas son adecuados para la imagen directa, pero es por eso que las simulaciones nos dan una idea aproximada de lo que los ELTs podrían haber entregado y las promesas que deberían cumplir cuando se construyan", dijo Zhang.

El método directo de imagen de exoplanetas consiste en utilizar un coronógrafo o una sombra de estrella para bloquear la luz de una estrella anfitriona, lo que permite a los científicos capturar una imagen tenue del nuevo mundo en órbita. Pero debido a que localizarlos de esta manera puede ser difícil y llevar mucho tiempo, los investigadores buscaron ver qué tan bien podrían manejar el desafío los telescopios ELT.

Para hacer esto, probaron las capacidades de los instrumentos de cada telescopio para diferenciar el ruido de fondo universal del ruido planetario que pretendían capturar al detectar biosignaturas. Esto se denomina relación señal-ruido, y cuanto más alta sea, más fácil será detectar y analizar la longitud de onda de un planeta.

Los resultados mostraron que el modo de imagen directa de uno de los instrumentos del European ELT, llamado Mid-infrared ELT Imager and Spectrograph, funcionó mejor para tres planetas (GJ 887 b, Proxima b y Wolf 1061 c) al discernir la presencia de metano, dióxido de carbono y agua, mientras que su instrumento High Angular Resolution Monolithic Optical and Near-infrared Integral field spectrograph pudo detectar metano, dióxido de carbono, oxígeno y agua, pero necesitaba mucho más tiempo de exposición.

Además, dado que estas conclusiones se referían a instrumentos que tendrán que observar a través de la niebla química de la atmósfera de la Tierra para avanzar en la búsqueda de vida cósmica, fueron comparadas con las capacidades espaciales actuales de JWST, dijo Zhang.

"Es difícil decir si los telescopios espaciales son mejores que los telescopios terrestres, porque son diferentes", dijo. "Tienen diferentes entornos, ubicaciones y sus observaciones tienen diferentes influencias".

En este caso, los hallazgos revelaron que aunque GJ 887 b es uno de los objetivos más adecuados para la imagen directa del ELT debido a su ubicación y tamaño que resultan en una relación señal-ruido especialmente alta, para algunos planetas en tránsito, como el sistema TRAPPIST-1, las técnicas de JWST para estudiar las atmósferas planetarias son más adecuadas para detectarlos que la imagen directa de los ELT en la Tierra.

Pero debido a que el estudio asumió una postura más conservadora con los datos, Zhang dijo que la verdadera eficacia de las futuras herramientas astronómicas aún podría sorprender a los científicos. Y más allá de los sutiles contrastes en el rendimiento, estas poderosas tecnologías sirven para ampliar nuestra comprensión del universo y están destinadas a complementarse entre sí, dijo Ji Wang, coautor del estudio y profesor asistente de astronomía en Ohio State. Por eso es necesario estudios como este, que evalúen las limitaciones de esas tecnologías, agregó.

'The importance of simulation, especially for missions that cost billions of dollars, cannot be stressed enough,' said Wang. 'Not only do people have to build the hardware, they also try really hard to simulate the performance and be prepared to achieve those glorious results.'

In all likelihood, as the ELTs won't be completed until the tail end of the decade, researchers' next steps will settle around simulating how well future ELT instruments will take to investigating the intricacies of our own planet's rampant proofs of life.

'We want to see to what extent we can study our atmosphere to exquisite detail and how much information we can extract from it,' said Wang. 'Because if we cannot answer habitability questions with Earth's atmosphere, then there's no way we can start to answer these questions around other planets.'

Journal information: Astronomical Journal

Provided by The Ohio State University