L'astronomia ha fet un pas més a l'estudi de mons llunyans gràcies a una captura inèdita: el telescopi espacial James Webb ha aconseguit fotografiar directament un exoplaneta fred situat a tan sols 12 anys llum de la Terra. Es tracta de Epsilon Indi Ab, un planeta gegant gasós que, per les seves característiques, permet treure el cap a la història evolutiva del nostre propi sistema solar amb una precisió mai abans assolida.
En aquesta ocasió, els investigadors han fet servir l'avançat coronògraf de l'instrument MIRI (Infraroig Mitjà) per separar la llum del planeta de la lluminositat encegadora de la seva estrella amfitriona, Epsilon Indi A. El resultat és la imatge més nítida i detallada d'un exoplaneta tan fred obtinguda fins ara, una fita que només ha estat possible amb la tecnologia pionera del Webb.
El descobriment d'Epsilon Indi Ab no només és rellevant per la seva proximitat a la Terra, sinó per la seva raresa: planetes d'aquest tipus, amb temperatures tan baixes i que hagin pogut ser observats directament, a penes sumen unes quantes desenes al registre actual.
Un retrat insòlit: Epsilon Indi Ab, l'exoplaneta fred més estudiat
El planeta Epsilon Indi Ab fa anys que intriga la comunitat científica. Se'n coneixia l'existència gràcies a mesures indirectes, especialment a través de la tècnica de la velocitat radial, que detecta els petits bambolejos d'una estrella provocats per la gravetat d'un planeta massiu. No obstant, fins ara, ningú no ho havia pogut observar de manera directa.
Utilitzant la sensibilitat de MIRI, el James Webb va capturar la llum infraroja emesa pel propi Epsilon Indi Ab. Aquesta estratègia és crucial per detectar planetes freds, la calor residual dels quals ja no és suficient per emetre en el visible, però sí que poden ser revelats a l'infraroig mitjà. La imatge presenta un cos puntual, no resolt al disc, on la llum de 10,6 micres es mostra en tons blaus i la de 15,5 micres en taronja. La localització de l'estrella primària es marca, encara que la seva llum ha estat eliminada pel coronògraf.
El resultat és doblement valuós: no només confirma l'existència del planeta i les seves propietats fonamentals, sinó que permet comparar-ne les característiques atmosfèriques amb les dels gegants gasosos del nostre sistema solar.
Amb una temperatura estimada de només 2 graus Celsius –pràcticament alhora que l'aigua líquida a la Terra–, Epsilon Indi Ab és un dels exoplanetes freds amb una observació més directa i detallada. Això ho converteix en una referència imprescindible per a l'estudi d'atmosferes riques en compostos com a metà, monòxid i diòxid de carboni, que podrien estar presents en grans quantitats i modificar substancialment el perfil d'absorció de la llum que arriba fins a nosaltres.
Un laboratori natural per comprendre l'evolució dels sistemes planetaris
l'estrella Epsilon Indi A, amfitriona d'aquest exoplaneta, és una nana taronja una mica més freda i d'edat semblant al nostre Sol. Que un planeta tan massiu i fred orbiti una estrella d'aquest tipus ofereix als astrònoms la possibilitat de investigar processos de formació planetària i evolució atmosfèrica en contextos molt similars i alhora llunyans al nostre.
Segons la investigadora Caroline Morley (Universitat de Texas a Austin), fins ara la presència d'Epsilon Indi Ab només s'havia deduït mitjançant anàlisis indirectes. Escollir-lo com a objectiu prioritari per al James Webb responia a les expectatives de trobar un planeta “més semblant a Júpiter que a qualsevol altre fins ara fotografiat”.
L'autora principal, Elisabeth Matthews (Institut Max Planck d'Astronomia, Alemanya), incideix que gran part dels exoplanetes observats directament fins ara eren cossos joves i calents. "En refredar-se i contreure's al llarg de la seva vida, els planetes es tornen molt menys lluminosos i més difícils d'estudiar", explica Matthews. Aquest és un dels reptes principals per a la astrofísica d'exoplanetes madurs.
Epsilon Indi Ab és, per tant, una rara oportunitat d'examinar un gegant gasós en una etapa evolutiva avançada, semblant a la dels cossos majors del nostre propi sistema solar.
El més interessant per als experts és la possibilitat de analitzar la composició atmosfèrica amb precisió. Epsilon Indi Ab és només uns 100 graus més càlid que Júpiter i Saturn, cosa que permet comparar processos de refredament, contracció i depuració de l'atmosfera a gran escala. A més, en comparació amb nanes marrons flotants, Epsilon Indi Ab és fins i tot més fred, permetent estudiar fins a quin punt els models actuals reflecteixen la realitat observada.
Sorprèn fins i tot els mateixos científics
Tot i que la presència d'Epsilon Indi Ab s'havia predit pels patrons de velocitat radial de la seva estrella, els seus paràmetres reals van desconcertar l'equip. El planeta va resultar tenir –segons les observacions del Webb– gairebé el doble de massa esperada, orbitar una mica més lluny de la seva estrella i descriure una òrbita diferent del previst inicialment. Aquesta discrepància entre les prediccions teòriques i el mesurament directe posa en relleu la complexitat dels sistemes planetaris i la necessitat d'estudiar més casos “de camp” amb dades reals.
L'equip també apunta alguna peculiaritat atmosfèrica que dificulta la interpretació de les dades. Segons les primeres anàlisis, Epsilon Indi Ab és menys brillant del que s'esperava en longituds d'ona més curtes, cosa que podria ser deguda a una atmosfera molt carregada de metà i altres gasos absorbents oa una coberta de núvols densa. Aquest comportament, poc habitual per a planetes de característiques similars, obre noves línies de recerca sobre els processos químics i físics que controlen les atmosferes planetàries en condicions límit de temperatura.
De moment, el grup disposa de mesures fotomètriques limitades i caldrà aprofundir amb observacions espectroscòpiques per determinar exactament quins components dominen l'atmosfera i com afecten el flux de radiació.
