En abril de 2018, La NASA lanzó el satélite de estudio de exoplanetas en tránsito (TESS). Su objetivo principal es localizar planetas del tamaño de la Tierra y "super-Tierras" más grandes que orbitan estrellas cercanas para su estudio adicional. Una de las herramientas más poderosas que examinará las atmósferas de algunos planetas que TESS descubre será el Telescopio Espacial James Webb de la NASA. Dado que la observación de pequeños exoplanetas con atmósferas delgadas como la Tierra será un desafío para Webb, los astrónomos apuntarán más fácilmente, exoplanetas gigantes gaseosos primero.

Algunas de las primeras observaciones de Webb de exoplanetas gigantes gaseosos se llevarán a cabo a través del programa de ciencia de liberación temprana discrecional del director. El equipo del proyecto de exoplanetas en tránsito en el centro de operaciones científicas de Webb planea realizar tres tipos diferentes de observaciones que proporcionarán tanto nuevo conocimiento científico como una mejor comprensión del rendimiento de los instrumentos científicos de Webb.

"Tenemos dos objetivos principales. El primero es hacer que los conjuntos de datos de exoplanetas en tránsito desde Webb a la comunidad astronómica lo antes posible. El segundo es hacer algo de gran ciencia para que los astrónomos y el público puedan ver lo poderoso que es este observatorio, "dijo Jacob Bean de la Universidad de Chicago, co-investigador principal del proyecto de exoplanetas en tránsito.

"El objetivo de nuestro equipo es proporcionar conocimientos y perspectivas críticas a la comunidad astronómica que ayudarán a catalizar la investigación de exoplanetas y hacer el mejor uso de Webb en el tiempo limitado que tenemos disponible, "agregó Natalie Batalha del Centro de Investigación Ames de la NASA, investigador principal del proyecto.

Tránsito:un espectro atmosférico

Cuando un planeta cruza frente a o tránsitos, su estrella anfitriona, la luz de la estrella se filtra a través de la atmósfera del planeta. Las moléculas dentro de la atmósfera absorben ciertas longitudes de onda, o colores, de luz. Al dividir la luz de la estrella en un espectro de arco iris, los astrónomos pueden detectar esas secciones de luz faltante y determinar qué moléculas hay en la atmósfera del planeta.

Para estas observaciones, el equipo del proyecto seleccionó WASP-79b, un planeta del tamaño de Júpiter ubicado a unos 780 años luz de la Tierra. El equipo espera detectar y medir la abundancia de agua, monóxido de carbono, y dióxido de carbono en WASP-79b. Webb también podría detectar nuevas moléculas que aún no se han visto en atmósferas de exoplanetas.

Curva de fase:un mapa meteorológico

Los planetas que orbitan muy cerca de sus estrellas tienden a bloquearse por mareas. Un lado del planeta mira permanentemente a la estrella mientras que el otro lado mira hacia otro lado. al igual que un lado de la Luna siempre mira hacia la Tierra. Cuando el planeta está frente a la estrella, vemos su parte trasera más fría. Pero mientras orbita la estrella, cada vez se ve más el lado caluroso del día. Al observar una órbita completa, Los astrónomos pueden observar esas variaciones (llamadas curva de fase) y usar los datos para mapear la temperatura del planeta. nubes y la química en función de la longitud.

El equipo observará una curva de fase del "Júpiter caliente" conocido como WASP-43b, que orbita su estrella en menos de 20 horas. Al observar diferentes longitudes de onda de luz, pueden muestrear la atmósfera a diferentes profundidades y obtener una imagen más completa de su estructura. “Ya hemos visto variaciones dramáticas e inesperadas para este planeta con Hubble y Spitzer. Con Webb revelaremos estas variaciones con mucho más detalle para comprender los procesos físicos que son responsables, "dijo Bean.

Eclipse:el resplandor de un planeta

El mayor desafío al observar un exoplaneta es que la luz de la estrella es mucho más brillante, inundando la tenue luz del planeta. Para solucionar este problema, un método es observar un planeta en tránsito cuando desaparece detrás de la estrella, no cuando cruza frente a la estrella. Comparando las dos medidas, uno tomado cuando tanto la estrella como el planeta son visibles, y el otro cuando solo la estrella está a la vista, los astrónomos pueden calcular cuánta luz proviene solo del planeta.

Esta técnica funciona mejor para planetas muy calientes que brillan intensamente con luz infrarroja. El equipo planea estudiar WASP-18b, un planeta que se cuece a una temperatura de casi 4, 800 grados Fahrenheit (2, 900 K). Entre otras preguntas, esperan determinar si la estratosfera del planeta existe debido a la presencia de óxido de titanio, óxido de vanadio, o alguna otra molécula.

Planetas habitables

Por último, Los astrónomos quieren usar Webb para estudiar planetas potencialmente habitables. En particular, Webb apuntará a planetas que orbitan alrededor de estrellas enanas rojas, ya que esas estrellas son más pequeñas y tenues, lo que facilita la extracción de la señal de un planeta en órbita. Las enanas rojas también son las estrellas más comunes en nuestra galaxia.

"TESS debería localizar más de una docena de planetas orbitando en las zonas habitables de las enanas rojas, algunos de los cuales podrían ser habitables. Queremos saber si esos planetas tienen atmósferas y Webb será el que nos diga:"dijo Kevin Stevenson del Space Telescope Science Institute, un co-investigador principal del proyecto. "Los resultados contribuirán en gran medida a responder la pregunta de si las condiciones favorables para la vida son comunes en nuestra galaxia".