Para los astrónomos que buscan gemelos de la Tierra alrededor de otras estrellas, el exoplaneta GJ 1132 b probablemente no es un hermano idéntico —pero puede ser el primo más cercano encontrado hasta ahora–. Pesa aproximadamente más de una masa terrestre, pero rodea su estrella en una cálida órbita que podría hacerla más parecida a Venus que a nuestro propio mundo. Además, su diámetro es casi un 50 por ciento mayor que el de la Tierra, lo que sugiere que posee una atmósfera gruesa. Ahora, después de darle una mirada más cercana a GJ 1132 b, una colaboración europea ha confirmado la presencia de su atmósfera y encontró indicios de que podría contener agua y metano. Los resultados están siendo revisados para su publicación en The Astrophysical Journal.

A medida de que los descubrimientos de los exoplanetas se convierten en rutina, los esfuerzos por aprender más acerca de ellos —sus composiciones, climas e historias— están pasando a primer plano, con estudios de sus atmósferas ocupando el centro del escenario. Aunque los astrónomos detectaron la primera atmósfera exoplanetaria hace más de 15 años, solo han podido observar un puñado desde entonces, principalmente para mundos muy calientes y tan grandes como Júpiter o incluso más. Con el primer vistazo al aire extraterrestre de GJ 1132 b, los astrónomos ahora están entrando en una nueva frontera mientras examinan las atmósferas de mundos más pequeños, más parecidos a la Tierra.

“Hemos demostrado que un planeta de masa como la Tierra es capaz de mantener una atmósfera gruesa”, dice John Southworth, profesor de astrofísica en la Universidad de Keele en Inglaterra y autor principal en el documento del descubrimiento. “Este es un paso hacia la investigación sobre si un planeta podría albergar la vida”.

Encontrar las atmósferas tenues alrededor de otros mundos fuerza los límites de la tecnología actual. Por suerte, GJ 1132 b tiene la ventaja de ser relativamente fácil de estudiar, ya que está a solo 39 años luz de distancia —solo a unos pocos pasos en nuestro vecindario cósmico–. También orbita una enana M, el tipo más pequeño e interesante de estrella, que permite a los astrónomos probar más fácilmente la atmósfera del planeta.

“Detectar la atmósfera de los planetas del tamaño de la Tierra alrededor de las enanas M es un paso esencial en la búsqueda de exoplanetas habitables”, dice el astrónomo Julien de Wit, investigador postdoctoral del Instituto de Tecnología de Massachusetts no afiliado al estudio. “La preocupación, sin embargo, es que no siempre pueden sostener una atmósfera debido a la historia potencial de la actividad fuerte de su estrella. Encontrar uno con una atmósfera nos daría esperanza”.

El equipo estudió la atmósfera de GJ 1132 b usando una variación en el método de detección del “tránsito” del planeta, en el que un mundo atraviesa la cara de su estrella vista desde la Tierra. A medida que el planeta cruza su estrella, bloquea una pequeña porción de la luz total de la estrella y proyecta una sombra planetaria hacia nuestro sistema solar. La atmósfera de un planeta absorberá una pequeña fracción de luz estelar alrededor de los bordes de la sombra, filtrando determinadas longitudes de onda de acuerdo con su composición. Reunir suficiente luz para discernir este efecto minúsculo generalmente requiere observar múltiples tránsitos usando algunos de los telescopios más poderosos del mundo.

Usando el telescopio MPG / ESO de 2,2 metros en el Observatorio Europeo Austral en Chile, el equipo monitoreó nueve tránsitos de GJ 1132 b a través de una amplia gama de longitudes de onda, desde óptica hasta infrarrojo cercano. Las mediciones permitieron alinear un espectro simple, que muestra la cantidad de luz en cada longitud de onda. Sus resultados mostraron una absorción extra en ciertas longitudes de onda —lo que indica la posibilidad de agua y / o metano en la atmósfera de GJ 1132 b en proporciones aproximadamente iguales como se encuentra en el aire de la Tierra–.

Debido a que los astrónomos tienen buenas medidas tanto para la masa como para el tamaño de GJ 1132 b, pueden estimar la densidad del planeta —y, por tanto, su posible composición–. Dado que la atmósfera puede contener vapor de agua, un modelo sugiere que el planeta podría ser un oasis espacial húmedo con una envoltura sustancial de agua que rodea un núcleo rocoso. Otros modelos con composiciones rocosas son también posibles, sin embargo, las mediciones de masa no son lo suficientemente detalladas como para confirmar completamente la composición exacta de su interior. “Nuestras propias observaciones han demostrado que tiene una atmósfera, pero no hemos sido capaces de poner muchas limitaciones sobre de lo que está realmente hecha la atmósfera”, dice Southworth. “El siguiente paso es tomar observaciones con telescopios más grandes, y telescopios espaciales, cubriendo un rango de longitud de onda más grande con una resolución mucho mejor”.

Dadas las limitaciones de los instrumentos actuales, recaerá en la próxima generación de telescopios como el Telescopio Espacial James Webb (JWST, por sus siglas en inglés), para obtener más información sobre la naturaleza de las atmósferas exoplanetarias del tamaño de la Tierra. “El Telescopio Espacial James Webb será capaz de medir los espectros de exoplanetas con gran detalle, y tal vez GJ 1132 b será uno de los exoplanetas más interesantes que se observará ampliamente” con el JWST, dice Renyu Hu, un científico planetario en el Laboratorio de propulsión a chorro de la NASA. “Continuaremos viendo a los astrónomos presionando los límites, hacia mejores espectros de exoplanetas más pequeños y tal vez más templados”.

Con un espejo de unas seis veces el tamaño del Telescopio Espacial Hubble, JWST será capaz de buscar eficientemente señales de dióxido de carbono y oxígeno, así como vapor de agua y metano en algunas atmósferas exoplanetarias. Los ansiosos buscadores de planetas, sin embargo, no deben contener el aliento por estas capacidades revolucionarias. JWST no se lanzará hasta octubre de 2018, y el telescopio tiene un registro completo de otros objetivos científicos que limitarán las observaciones de exoplanetas que consumen mucho tiempo.

“Este es un gran comienzo, pero necesitamos mayores datos de señal a ruido y resolución espectral”, dijo Sara Seager, profesora de astrofísica en el MIT, sobre los resultados. “Tenemos que esperar a que el JWST realice algún progreso real en las atmósferas de los pequeños planetas”.