TRAPPIST-1e

Con el telescopio James Webb (JWST), el más preciso en este momento, uno de los focos de investigación en astrofísica es el sistema de exoplanetas TRAPPIST-1 que tiene 7 planetas, casi todos del tamaño de la Tierra, y tres de ellos (e, f, g) se encuentran en la zona habitable. TRAPPIST-1 es una estrella enana roja fría, y se encuentra a 40,66 años-luz, en Acuario.

El siguiente resumen se enfoca en dos artículos científicos recientes sobre TRAPPIST-1e, pues los planetas b, c, d, ya han sido analizados. Enlaces a los artículos para aquellas personas que quieran profundizar en el tema:

• "JWST-TST DREAMS: NIRSpec/PRISM Transmission Spectroscopy of the Habitable Zone Planet TRAPPIST-1 e", por N. Espinoza y colegas, publicado el 5 de Septiembre del 2025.
• "JWST-TST DREAMS: Secondary Atmosphere Constraints for the Habitable Zone Planet TRAPPIST-1 e", por A. Glidden y colegas, publicado el 5 de Septiembre del 2025.

El resumen, la transcripción, y la traducción fueron hechas usando herramientas de software de Inteligencia Artificial.

El resumen se presenta en la forma de un diálogo entre dos personajes sintéticos que llamaremos Alicia y Beto.

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Resumen

Alicia
Bienvenidos de nuevo a otro análisis profundo. Hoy nos centramos en lo que, probablemente, es el objetivo más atractivo de la investigación de exoplanetas en este momento: TRAPPIST‑1e.

Sistema Trappist-1

Beto
De verdad lo es. Durante años, todo el mundo ha llamado a este el planeta “Goldilocks”.

Alicia
Un mundo rocoso justo dentro de la zona habitable de su estrella. El gol científico aquí sería la confirmación, ¿no? Si este planeta tiene atmósfera, debería poder mantener agua líquida en su superficie.

Beto
Y eso es precisamente de lo que tratan estos nuevos datos.

Nos estamos metiendo en los primeros resultados del programa DREAMS — que significa "Deep Reconnaissance of Exoplanet atmospheres through multi‑instrument spectroscopy" (Reconocimiento profundo de atmósferas de exoplanetas mediante espectroscopia multi-instrumental) —.

Alicia
¿Qué estamos observando?

Beto
Tenemos los primeros cuatro espectros de transmisión de TRAPPIST‑1e, y fueron capturados por el instrumento NIRSpec Prism del JWST. Este conjunto de datos nos da una cobertura de longitudes de onda sin precedentes. Es nuestra mejor oportunidad hasta ahora para caracterizar un mundo templado.

Alicia
Vale: mejor telescopio, mejor objetivo, suena increíble. ¿Qué obtuvimos?

Beto
Nuestra misión aquí es averiguar qué tipos de atmósferas planetarias son consistentes con estos datos. Pero seamos honestos: no fue sencillo.

Alicia
Para nada. Los datos crudos supusieron un enorme desafío desde el principio. La señal del planeta era diminuta, casi perdida.

Beto
Prácticamente enmascarada por una contaminación estelar significativa y, clave, dependiente del tiempo. La propia estrella fue el problema. Estuvo desordenada. TRAPPIST‑1 es lo que llamamos una enana ultra‑fría M8V, y estos objetos son pequeñas estrellas magnéticamente activas. Así que la promesa del JWST es enorme, pero las complejidades de la estrella resultaron ser el principal obstáculo.

Alicia
Se observaron cuatro tránsitos separados entre junio y octubre de 2023, cubriendo ese rango revolucionario de longitudes de onda desde 0,6 hasta 5,0 micras. ¿Qué nos dijeron esas cuatro observaciones sobre la estrella?

Beto
Que la estrella es, bueno, impredecible. Los espectros de cada tránsito eran muy diferentes entre sí. Y eso es la huella clara de regiones estelares activas: imagina grandes manchas y llamaradas variables en el tiempo que aparecen y desaparecen en la cara de la estrella.

Alicia
Está cambiando constantemente.

Beto
Para dar un detalle: la visita tres, una de las cuatro observaciones, fue golpeada por una gran llamarada que estalló justo en medio del tránsito. La estrella estaba caótica, y ese caos se filtra directamente en la medición.

Alicia
Entiendo que el enfoque tradicional es intentar modelar esa contaminación, ¿no? Usando los llamados modelos estelares “calientes” y “fríos”. ¿Funcionó eso?

Beto
Desafortunadamente, no; esta vez no fueron suficientes para eliminar la contaminación con precisión.

Alicia
¿Por qué no?

Beto
Especialmente por encima de los 3 micras, los modeladores fallan. Resulta que nuestros modelos estelares actuales, que funcionan bien para estrellas más grandes y calientes como el Sol, no son lo bastante sofisticados para capturar todas las características complejas de estas enanas ultra‑activas.

Alicia
De acuerdo: eso es un problema real. Si los modelos físicos fallan, ¿cómo separas el ruido estelar de la señal real del planeta?

Beto
Aquí tuvo que entrar cierta astucia computacional. Básicamente abandonaron la necesidad de un modelo físico perfecto y, en su lugar, usaron una potente técnica estadística llamada "procesos gaussianos" (Gaussian Processes, GPs).

¿Qué significa eso?

Alicia
Piénsalo así: si la actividad estelar es una señal de radio compleja que cambia cada vez que la sintonizas, la atmósfera del planeta, si existe, es un zumbido constante y tenue debajo de todo eso.

Beto
Lo que intentas hacer es separar la señal volátil y cambiante de la débil y constante.

Alicia
Exacto. El marco de los GP se usó para lo que llamamos marginalizar sobre —o, en otras palabras, ignorar estadísticamente— esas variaciones estelares aleatorias de visita a visita. Tratando el caos de la estrella como ruido, matemáticamente pudieron aislar la señal constante que debe pertenecer al planeta.

Beto
Todos esos detalles metodológicos son excelentes. Bien, vayamos al resultado. Una vez limpiaron los datos de esa forma, ¿qué pudieron descartar de manera concluyente? Aquí es donde JWST realmente brilla: el poder de la exclusión.

Alicia
Gracias a la amplia y precisa cobertura de JWST, ahora podemos imponer límites muy fuertes sobre lo que no está ahí.

Beto
Y lo grande es que los datos descartan atmósferas primordiales ricas en hidrógeno, esto es, atmósferas dominadas por H₂. Podemos excluir fracciones molares de hidrógeno mayores del ~80% en volumen con una confianza mejor que 3σ. Es un resultado muy sólido.

Alicia
Así que podemos descartar mundos tipo mini‑Neptuno, incluso si tuvieran nubes en altitud alta.

Beto
Absolutamente. Cruza eso de la lista. Esto refuerza las restricciones antiguas que teníamos con Hubble: Hubble solo podía descartar mundos hidrógeno‑dominantes si estaban completamente libres de nubes; ahora, incluso asumiendo una gruesa cubierta de nubes, TRAPPIST‑1e es casi con seguridad un mundo rocoso que perdió el hidrógeno primordial.

Alicia
Descartar el hidrógeno nos dice que el aire debe ser “pesado”. ¿Hay una medida concreta, independiente de modelos, de cuán “pesada” debe ser la atmósfera?

Beto
Sí. Y este es un punto clave. La naturaleza prácticamente sin rasgos del espectro limpiado nos da un límite inferior fuerte para el peso molecular medio de la atmósfera. Usamos la letra griega mu (μ) para eso. El valor mínimo está acotado por encima de 8,6 ± 0,4 unidades de masa atómica (uma, u).

Alicia
¿Por qué es crítico ese número?

Beto
Porque el gas hidrógeno H₂ pesa solo 2 u. Esto significa que la atmósfera debe estar compuesta por gases mucho, mucho más pesados. Esta restricción cierra prácticamente la puerta a cualquier resquicio teórico para un mini‑Neptuno: lo que buscamos es una atmósfera secundaria verdadera, como la de Venus, la Tierra o Marte.

Alicia
Y aquí comienza la búsqueda real. Una vez que descartas las atmósferas ligeras y esponjosas, pasas a lo interesante: atmósferas secundarias con alto peso molecular medio, dominadas por nitrógeno, oxígeno o dióxido de carbono. Empecemos por CO₂.

Beto
El CO₂ es una molécula crítica para todos los modelos de habitabilidad, y afortunadamente los datos del JWST cubren su banda más fuerte, una gran banda de absorción alrededor de 4,3 micras.

Alicia
Y no la vimos.

Beto
No la detectamos. Eso impone límites fuertes sobre cuánto CO₂ puede haber.

Alicia
¿Qué escenarios concretos descarta esta no‑detección?

Beto
El análisis, y conviene subrayarlo, lo hace débilmente —aproximadamente a ~2σ—, desfavorable tanto para atmósferas ricas en CO₂ claras como nubladas, del estilo de Marte o Venus. Específicamente, los datos descartan una presión parcial superficial de CO₂ mayor de 0,7 bar.

Alicia
Ahora conectémoslo con la habitabilidad: TRAPPIST‑1e está en la zona habitable, así que debería ser lo bastante cálido para agua, pero la estrella es tenue y probablemente se necesita un efecto invernadero para evitar que todo congele.

Beto
Exacto. Para mantener un océano libre de hielo en un mundo como este, los modelos climáticos suelen requerir una presión parcial de CO₂ en algún lugar entre ~0,002 y 0,1 bar. Ese rango “Goldilocks” todavía está permitido. Pero al descartar los escenarios de CO₂ muy espesos y de alta presión, los datos tienden a favorecer lo que los científicos llaman un "escenario frío": TRAPPIST‑1e es poco probable que sea un mundo con efecto invernadero superpresurizado como Venus.

Alicia
Entonces hemos excluido los “puff balls” y acotado los mundos tipo Venus. ¿Y la opción de ausencia de atmósfera? ¿Los datos confirmaron que existe una atmósfera?

Beto
Aquí viene la parte frustrante del análisis profundo. Los modelos más simples — una roca desnuda o un mundo completamente cubierto por una gruesa capa de nubes en gran altitud — no pudieron rechazarse.

Alicia
Ambos se verían como una línea plana en los datos: un espectro sin rasgos.

Beto
De hecho, estadísticamente, el modelo de línea plana fue marginalmente preferido frente al mejor modelo atmosférico que pudieron encontrar.

Alicia
Es una decepción científica: tanto tiempo y tanto poder telescópico, y la respuesta podría ser simplemente “roca desnuda”.

Beto
Así lo pareció. Sin embargo, si te fijas en las pequeñas características residuales, los investigadores sí encontraron un escenario que dio el mejor ajuste entre todas las atmósferas probadas. Es tentativo, pero provocador.

Alicia
¿Cuál fue ese escenario tentativo?

Beto
Sugiere una atmósfera compuesta por un gas de fondo pesado y espectralmente silencioso, nitrógeno (N₂), con trazas de metano (CH₄). El algoritmo de recuperación identificó tentativamente algunas pequeñas subidas y caídas coherentes con bandas de absorción del metano.

Alicia
Wow. Un análogo a Titán: un mundo dominado por nitrógeno con metano, lo cual es un punto de partida fantástico para la química orgánica compleja. Pero hay que ser extremadamente cautelosos.

Beto
Aunque un mundo frío N₂‑CH₄ es plausible desde la teoría, hay que enfatizar que esto es solo una insinuación. La significancia estadística está muy por debajo del umbral para una detección definitiva. Es el mejor modelo ajustado, pero la hipótesis de la roca desnuda sigue siendo una candidata muy, muy fuerte.

Alicia
Quedamos, por tanto, en un estado de ambigüedad: los datos son igualmente consistentes con una roca desnuda, una gruesa cubierta de nubes, o una atmósfera pesada y con pocas características, como una dominada por nitrógeno. ¿Cómo romperían los científicos este empate triple y llegarían a una respuesta real?

Beto
Aquí es donde la estrategia observacional se vuelve increíblemente ingeniosa. Los investigadores se dieron cuenta de que necesitaban una mejor forma de lidiar con la estrella, y la encontraron en su vecina más próxima. La vía a seguir implica 15 tránsitos adicionales, ya planificados en el próximo programa del JWST.

Alicia
¿Cuál es el truco esta vez?

Beto
Observar TRAPPIST‑1e inmediatamente después (o junto) a TRAPPIST‑1b, el planeta más interior. TRAPPIST‑1b está tan cerca de la estrella que está altamente irradiado y con mucha confianza se cree que es una roca desnuda sin atmósfera.

Alicia
¿Lo usas como patrón de referencia estelar?

Beto
Exacto. TRAPPIST‑1b se convierte en el proxy estelar perfecto. Observando ambos planetas cruzando por la misma trayectoria estelar, puedes dividir matemáticamente el espectro de e por el de b.

Alicia
Eso elimina la señal de la estrella.

Beto
Se elimina instantáneamente todo tipo de contaminación estelar: manchas variables en el tiempo, características persistentes, todo, sin depender de esos complejos modelos estelares que fallaron. Debería aislar de forma definitiva la atmósfera planetaria, si es que existe una.

Alicia
Si conectamos esto con el panorama general, es una lección profunda: el principal obstáculo para caracterizar estos mundos potencialmente habitables no es la sensibilidad del JWST, sino la complejidad del astro anfitrión. La solución radica en pensar estratégicamente, en diseñar observaciones inteligentes, en usar un mundo para filtrar el ruido de su hermano. Y ese es el desarrollo crítico que deberías vigilar cuando llegue la siguiente tanda de datos de TRAPPIST.

Observación de Exoplanetas con el Telescopio James Webb

El Telescopio Espacial James Webb (JWST) es el telescopio más grande en el espacio y está equipado con instrumentos de alta resolución y alta sensibilidad, lo que le permite observar objetos demasiado antiguos, distantes o tenues para el Telescopio Espacial Hubble. Esto posibilita investigaciones en numerosos campos de la astronomía y la cosmología, como la observación de las primeras estrellas y la formación de las primeras galaxias, así como la caracterización atmosférica detallada de exoplanetas potencialmente habitables.

Hoy les traemos el resumen de un artículo científico en el área de astrofísica, sobre las observaciones de exoplanetas que se están llevando a cabo con el JWST. Enlace al artículo en inglés, para aquellos que quieran profundizar en el tema: "Highlights from Exoplanet Observations by the James Webb Space Telescope", por Néstor Espinoza and Marshall Perrin. Publicado el 26 de Mayo del 2025.

El resumen, la transcripción, y la traducción fueron hechas usando herramientas de software de Inteligencia Artificial.

El resumen se presenta en la forma de un diálogo entre dos personajes sintéticos que llamaremos Alicia y Beto.

Escúchalo aquí, y/o lee la transcripción (abajo):

O escúchalo en Spotify.

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Transcripción

Alicia
Bienvenidos a un nuevo análisis profundo. Hoy nos embarcamos en una misión realmente colosal. Vamos a sintetizar la absoluta explosión de datos que está derramando el Telescopio Espacial James Webb (JWST). Específicamente, sus hallazgos sobre exoplanetas. ¿Qué, unos dos años y medio ya? Y las conclusiones son simplemente asombrosas.

Por NASA/JPL-Caltech - https://exoplanets.nasa.gov/resources/2147/exoplanet-missions/, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=154010974

Beto
“Asombrosas” es la palabra justa. No estamos solo refinando números antiguos. Estamos reescribiendo fundamentalmente nuestros modelos de cómo se forman los planetas. JWST lo está demostrando una y otra vez: los planetas de nuestro propio sistema solar son valores atípicos estadísticos. El nivel de detalle es, simplemente, sin precedentes.

Alicia
Se ve en cómo se está usando el telescopio, ¿no? Las observaciones de exoplanetas ocupan algo así como el 30% de todo el tiempo científico de JWST.

Beto
Oh sí. Es un impulsor científico clave para todo el observatorio.

Alicia
¿Y cómo lo hace? ¿Qué le permite al JWST obtener este tipo de detalle químico y físico?

Beto
Bueno, en realidad se reduce a dos maneras principales de observar estos planetas. Primero, para mundos que orbitan muy cerca de sus estrellas, usamos lo que se llama "Series Temporales de Exoplanetas en Tránsito" ("Transient Exoplanet Time Series").

Alicia
Vale, ese es el método clásico.

Beto
Básicamente te quedas mirando la estrella y esperas a que el planeta pase por delante de ella. Eso es un "tránsito", o que pase detrás y sea un "eclipse". Esas pequeñas, pequeñas caídas de luz, especialmente en el infrarrojo donde brilla JWST, nos permiten desmenuzar la atmósfera, capa por capa.

Tránsito de exoplanetas
fuente: https://science.nasa.gov/exoplanets/whats-a-transit/

Alicia
Ese es el recurso para los júpiteres calientes. Pero ¿y los sistemas donde el planeta está mucho más lejos? Los jóvenes que todavía brillan por su calor.

Beto
Para esos necesitas la segunda técnica: imagen y espectroscopía de alto contraste. Aquí no buscas una caída de luz. Intentas resolver el planeta como su propio puntito de luz justo al lado de su estrella abrumadoramente brillante.

Espectroscopía de exoplanetas
fuente: https://science.nasa.gov/asset/webb/reading-an-earth-like-exoplanets-transmission-spectrum/

Alicia
Lo que suena casi imposible.

Beto
Es increíblemente difícil. Tienes que usar coronógrafos y la extrema estabilidad del telescopio para obtener una relación de contraste de quizá una parte en 100,000. Eso es como detectar una luciérnaga junto a un faro desde 100 millas de distancia. JWST es el único instrumento que actualmente puede hacer esto.

Los Gigantes Gaseosos

Alicia
Bien, entremos en estos avances. Vamos a subir por la escalera empezando por los objetivos más grandes y, supongo, los más fáciles: los gigantes gaseosos.

Beto
Correcto, gigantes gaseosos. Planetas de, digamos, 10 masas terrestres en adelante, siempre nos han dado la mejor relación señal/ruido. Pero con JWST vamos más allá de solo listar moléculas. Estamos midiendo inventarios químicos precisos e incluso estructuras atmosféricas 3D.

Alicia
Y los primeros programas de ciencia temprana lo demostraron desde el principio. Hubo dos grandes ejemplos, ambos con temperaturas parecidas, alrededor de 1200 Kelvin, pero planetas totalmente diferentes.

Beto
Exacto. Primero tienes el mundo en tránsito, WASP-39b. Tiene una masa parecida a la de Saturno. Y este planeta nos dio la primera detección inequívoca de dióxido de carbono, CO₂, en la atmósfera de un exoplaneta.

WASP-39b

Alicia
Lo cual es enorme porque la cantidad de CO₂ te permite acotar la metalicidad del planeta.

Beto
Precisamente. Permitió a los científicos fijar la metalicidad en unas 10 veces la del Sol.

Alicia
Un factor de 10. ¿Qué te dice eso sobre la historia del planeta?

Beto
Oh, habla a gritos de dónde se formó. Esa alta metalicidad sugiere fuertemente que el planeta devoró una enorme cantidad de sólidos rocosos o helados cuando se estaba formando. Así que probablemente se formó muy lejos en su sistema, quizá más allá de la línea de hielo, y luego migró hacia dentro.

Alicia
Y WASP-39b tuvo otro primer logro, ¿no? Algo sobre la química.

Beto
Sí. La detección de dióxido de azufre, SO₂. Y el SO₂. es un subproducto de procesos fotoquímicos, cuando la luz estelar rompe otras moléculas. Esto es monumental. Es la primera vez que hemos podido acotar química atmosférica real que ocurre fuera de nuestro propio sistema solar. Estamos haciendo química a cientos de años luz de distancia.

Alicia
Asombroso. Ahora contrastémoslo con el otro, el directamente imagenado super gigante VHS 1256b. Este es enorme y joven.

Beto
Y lo que VHS 1256b nos mostró fue genuinamente revolucionario. Su espectro tenía tanto metano, CH₄, como monóxido de carbono, CO, clave, al mismo tiempo.

Alicia
Y eso no debería ocurrir.

Beto
No en equilibrio. En un planeta tan caliente no deberías ver ambos juntos. Su presencia significa que la atmósfera está en desequilibrio. Los gases están siendo removidos agresivamente desde el interior profundo.

Alicia
Y hablando de cosas en la atmósfera, ahora también estamos obteniendo la composición de las nubes.

Beto
Lo estamos haciendo. Para VHS 1256b, esas longitudes de onda más largas nos dieron una fuerte detección de nubes de sílice. Literalmente estamos viendo rocas, minerales basados en silicio, condensarse y llover desde el cielo.

Alicia
Los detalles sobre la física interna son simplemente impresionantes. Como el mundo de masa tipo Neptuno, WASP-107b. Ese reveló mucho sobre su motor interno.

WASP-107b

Beto
Mostró un agotamiento del metano de tres órdenes de magnitud, que es muchísimo. Señala una mezcla vertical extraordinariamente vigorosa. En lenguaje sencillo: la atmósfera está revolviéndose violentamente, tirando gas desde el interior profundo y caliente hasta la cima. Y esa mezcla requiere una fuente interna de calor masiva, que pensamos que es calentamiento por marea debido a su órbita elíptica.

Alicia
Así que no solo estamos viendo qué hay; estamos midiendo la física del núcleo del planeta. Y también empezamos a anclar los presupuestos elementales.

Beto
Sí, exactamente. La historia del azufre continúa con HD 197333 b. Ese nos dio la primera detección sólida de sulfuro de hidrógeno, H₂S. Este es un descubrimiento crítico porque, a diferencia de ese efímero SO₂, el sulfuro de hidrógeno es bastante estable. Actúa como un ancla que nos ayuda a averiguar la abundancia total intrínseca de azufre del planeta, una pieza clave de su receta de formación.

HD 197333 b

Alicia
Realmente da la sensación de que hemos pasado de una visión plana y promedio de un gigante gaseoso a algo dinámico y tridimensional.

Beto
Es la manera perfecta de decirlo. La increíble estabilidad de JWST finalmente nos está permitiendo mapear atmósferas a través de longitud, latitud y profundidad. Ya no son solo puntos de luz.

Alicia
La primera curva de fase completa midiendo luz de toda la órbita fue para el ultra-júpiter caliente WASP-121b.

WASP-121b

Beto
Y la precisión ahí es una locura. Los datos eran tan buenos que los investigadores literalmente pudieron ver el débil resplandor del lado nocturno a simple vista en los datos en bruto, sin corregir. La curva también fue lo suficientemente precisa como para medir la curva de velocidad radial, lo que nos dio nuestras primeras pistas reales sobre la velocidad y dirección de los vientos planetarios.

Alicia
Y luego, WASP-43b nos permitió combinar ese tiempo con espectroscopía resuelta en fase.

WASP-43b

Beto
Exacto, y ahí es donde ves esa química en desequilibrio en acción. WASP-43b tenía fuertes rasgos de agua en todas partes, pero cuando miraron el lado nocturno no encontraron evidencia del metano que esperaban ver. En el lado nocturno más frío debería formarse metano. El hecho de que no esté ahí confirma que la circulación global está mezclando las cosas demasiado rápido para que se forme.

Alicia
Pero el máximo de este mapeo 3D hasta ahora tiene que ser el primer mapa 2D real.

Beto
Absolutamente. Usando la técnica de mapeo por eclipse, también en WASP-43b, los científicos crearon el primer mapa 2D de un exoplaneta. Mostró diferencias de temperatura en longitud y latitud. Les permitió finalmente probar modelos que predicen cómo se mueve el calor del ecuador a los polos. Antes no podíamos probar eso.

Los Sub-Neptunos

Alicia
Increíble. Bien, estamos controlando a los gigantes, pero nuestro sistema solar no nos prepara en absoluto para la categoría más común de planeta allá afuera: las sub-neptunos. Estos son mundos entre, ¿qué? Entre una y cuatro radios terrestres, no tenemos nada como ellos. Son el verdadero enigma cósmico.

Beto
Son el tipo de planeta más abundante de la galaxia y, sin embargo, desafían totalmente nuestra intuición. JWST está intentando averiguar qué son siquiera. ¿Son mini gigantes gaseosos? ¿Mundos de agua? ¿Algo completamente nuevo?

Alicia
Empecemos con el famoso, GJ-1214-b. Fue un misterio desde los días de Hubble porque su espectro era totalmente plano, sin rasgos. ¿Qué encontró JWST?

GJ-1214-b

Beto
JWST confirmó que tiene nubes de gran altitud, muy reflectantes, un albedo alto, alrededor de 0.5. Pero la composición es la sorpresa. El análisis sugiere una metalicidad, posiblemente un exceso de 1,000 veces la del Sol.

Alicia
Mil veces. Así que eso no es una atmósfera de hidrógeno con unas pocas impurezas.

Beto
Exacto. Eso la convierte en una atmósfera dominada por metales. Es tan densa, tan contaminada, que ni siquiera es una atmósfera de gigante gaseoso tal como la definimos. Es más como una sopa metálica. Está completamente fuera de nuestro pensamiento basado en el sistema solar.

Alicia
Luego tienes la que todo el mundo comenta: la sub-Neptuno templada K2-18b. Esta tiene alrededor de 284 Kelvin, así que está potencialmente en la zona habitable.

K2-18b

Zona habitable

Beto
Correcto. K2-18b mostró detecciones claras de metano y señales de CO₂. Y luego hubo esas indicaciones tentativas, y debo enfatizar, muy debatidas, de dimetil sulfuro o DMS.

Alicia
La molécula que en la Tierra solo la produce la vida.

Beto
Correcto. El gran debate para K2-18b es: ¿es solo un mini-Neptuno, o podría ser un mundo con alta franja, una atmósfera rica en hidrógeno sobre un océano profundo de agua líquida?

Alicia
Otro que definió una categoría es TOI-270 d.

TOI-270 d

Beto
Su espectro también está repleto de rasgos: metano, CO₂. Pero cuando los investigadores calcularon su peso molecular medio, fue de alrededor de 5.47, eso es mucho más alto que Neptuno, que está en torno a 2.6. Y esto llevó a un concepto completamente nuevo: el envoltorio-misible sub-Neptuno.

Alicia
Un envoltorio-misible ("miscible-envelope"). ¿Qué implica eso?

Beto
Sugiere que la atmósfera no está ordenada en capas limpias, hidrógeno arriba, cosas pesadas abajo. En vez de eso, el hidrógeno y las moléculas de peso molecular alto, modelos como agua u otros gases pesados, están mezclados perfectamente a lo largo de todo el envoltorio. Es un híbrido verdadero. Puentea la brecha entre mundos rocosos y gaseosos.

Alicia
Y tenemos un ancla para esto con LHS 1140 b, que está en la zona habitable de una enana M.

LHS 1140 b

Beto
Sí, y los estudios sobre ese mostraron que es improbable que tenga una atmósfera masiva y esponjosa dominada por hidrógeno. Eso es crucial para la búsqueda de zonas habitables, porque favorece una atmósfera mucho más pesada como vapor de agua o CO₂, o quizá un interior mixto de roca y volátiles. Hace que una superficie rocosa verdaderamente terrestre sea más plausible.

Mundos Rocosos

Alicia
Hablando de superficies rocosas, terminemos con el desafío más difícil de todos. Mundos rocosos. Aquí las señales son simplemente diminutas, y solo estamos intentando ver si pueden retener alguna atmósfera.

Beto
Esta es la frontera. Estamos tratando de encontrar la versión exoplanetaria de la Tierra, o Venus, o Marte. Las señales son solo decenas a cientos de partes por millón. Una fracción increíblemente pequeña de la luz estelar.

Alicia
Empecemos con la extrema: el mundo de lava 55 Cancri-e, un super-Tierra ultra-caliente. Siempre fue conocido por ser extrañamente variable.

Beto
Y JWST confirmó esa variabilidad con creces. La emisión del planeta varió fuertemente a lo largo de cinco visitas diferentes. Esto sugiere que el planeta tiene una atmósfera secundaria rica en volátiles, probablemente CO y CO₂. Y es probable que esté sostenida por emisiones estocásticas de un océano de magma. Básicamente, su superficie está constantemente en erupción y refrescando el aire.

Alicia
Mientras tanto, el sistema Trappist-1 sigue siendo un foco enorme. 400 horas de tiempo de telescopio. ¿Qué hemos aprendido sobre el planeta más interior? Trappist-1b.

Sistema Trappist-1

Beto
MIRI detectó calor de él. La emisión térmica fue tan fuerte que sugiere o bien una roca desnuda o una atmósfera extremadamente delgada. Básicamente, es consistente con una superficie rocosa seca y ultra-magnética. Está simplemente demasiado cerca de su estrella.

Alicia
Y la siguiente, Trappist-1c.

Beto
Los datos allí descartan una atmósfera gruesa tipo Venus. Pero las atmósferas delgadas, quizá de 0.1 a 10 bar de CO₂ o agua, o incluso oxígeno, siguen estando sobre la mesa.

Alicia
Pero para todo este sistema, el gran obstáculo es la propia estrella, el efecto de la fuente de luz del tránsito, el problema TLS ("Transit Light-Source Effect").

Beto
Ese es el verdadero desafío técnico. Estos planetas diminutos orbitan pequeñas estrellas frías, enanas M. Y esas estrellas están cubiertas de enormes manchas estelares. Esas manchas distorsionan severamente las señales atmosféricas diminutas que buscamos. Hace que sea casi imposible saber si estás viendo una molécula en la atmósfera o si simplemente la estrella te está guiñando.

Alicia
Pero a pesar de eso, estamos logrando poner a prueba la idea de la línea costera cósmica, la frontera que divide los planetas que mantienen su aire de los que lo pierden.

Beto
Y los primeros resultados apoyan la teoría de la línea costera. Para varios planetas fuertemente irradiados, como GJ 1132 b y GJ 486 b, los datos de MRI son incompatibles con atmósferas gruesas. Favorecen rocas desnudas. Están demasiado cerca. Perdieron su atmósfera primordial.

Alicia
Pero hay esas pistas tentadoras de atmósferas que se están reponiendo.

Beto
Sí, L98-59 b y L98-59 d muestran indicios tentativos de atmósferas ricas en azufre, SO₂ o H₂S. Ahora bien, dado que L98-59 b está tan cerca de su estrella, cualquier atmósfera de SO₂ sería destruida en unos 10 millones de años. Así que la única manera de sostenerla durante miles de millones de años es mediante una desgasificación volcánica rápida. El planeta está, esencialmente, bombeando su propio aire nuevo constantemente.

El Observatorio de Mundos Habitables

Alicia
Así que realmente hemos visto a JWST mover la planetología de solo medir propiedades totales a mapear estructuras 3D, hacer química real y probar los límites absolutos de la habitabilidad. Este trabajo fundacional sobre gigantes gaseosos, mundos rocosos y, especialmente, estos diversos sub-neptunos, está preparando el terreno para lo siguiente grande: el observatorio de mundos habitables ("Habitable Worlds Observatory", HWO, portal, video, libro).

Mundos potencialmente habitables
fuente: https://phl.upr.edu/hwc

Conclusión

Beto
Lo está haciendo, y si hay una gran conclusión, es que ya no podemos usar nuestro sistema solar como plantilla. Simplemente no es representativo. Las sub-neptunos son los planetas más comunes, y aún así desafían totalmente nuestra intuición. Sus estructuras, desde sopas metálicas hasta esos envoltorios hidrógeno-miscibles, están cambiando fundamentalmente nuestra definición de lo que un planeta puede ser.

Alicia
Y eso nos deja con la pregunta definitiva para que la pienses: si el tipo de planeta más abundante en el universo es uno que se sitúa en algún punto entre la Tierra y Neptuno, ¿con qué frecuencia esos mundos extraños y comunes albergan condiciones para la vida que ni siquiera hemos empezado a imaginar?

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Catálogo de mundos habitables