Riesgo de malinterpretar señales planetarias en el telescopio Webb

Concepto artístico de Kepler-186f, un exoplaneta del tamaño de la Tierra que orbita una estrella enana roja en la constelación Cygnus. - NASA/TIM PYLE

   MADRID, 15 Sep. (EUROPA PRESS) -

   Los astrónomos corren el riesgo de malinterpretar las señales planetarias en los datos del James Webb si no mejoran los modelos para interpretar los datos, alertan científicos del MIT.

   El telescopio espacial James Webb está revelando el universo con una claridad espectacular y sin precedentes. La visión infrarroja ultranítida del observatorio ha atravesado el polvo cósmico para iluminar algunas de las primeras estructuras del universo, junto con viveros estelares y galaxias giratorias anteriormente ocultas que se encuentran a cientos de millones de años luz de distancia.

   Además de ver más lejos que nunca en el universo, Webb captará la visión más completa de los objetos de nuestra propia galaxia, es decir, algunos de los 5.000 planetas que se han descubierto en la Vía Láctea.

   Los astrónomos están aprovechando la precisión del telescopio para descifrar las atmósferas que rodean a algunos de estos mundos cercanos. Las propiedades de sus atmósferas podrían dar pistas sobre cómo se formó un planeta y si alberga signos de vida.

   Pero el nuevo estudio del MIT, publicado en la revista 'Nature Astronomy', sugiere que las herramientas que los astrónomos suelen utilizar para descifrar las señales basadas en la luz podrían no ser lo suficientemente buenas para interpretar con precisión los datos del nuevo telescopio.

   En concreto, los modelos de opacidad -las herramientas que modelan cómo interactúa la luz con la materia en función de las propiedades de ésta- podrían necesitar un reajuste significativo para ajustarse a la precisión de los datos de Webb, afirman los investigadores, citados por Phys.org.

   Si estos modelos no se perfeccionan, los investigadores predicen que las propiedades de las atmósferas planetarias, como su temperatura, presión y composición elemental, podrían estar desviadas en un orden de magnitud.

   "Hay una diferencia científicamente significativa entre que un compuesto como el agua esté presente en un 5 por ciento frente a un 25 por ciento, que los modelos actuales no pueden diferenciar", dice el codirector del estudio Julien de Wit, profesor asistente del Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias (EAPS) del MIT.

   "Actualmente, el modelo que utilizamos para descifrar la información espectral no está a la altura de la precisión y la calidad de los datos que tenemos del telescopio James Webb --añade el estudiante de posgrado de EAPS Prajwal Niraula--. Tenemos que mejorar nuestro juego y abordar juntos el problema de la opacidad".

   La opacidad es una medida de la facilidad con la que los fotones atraviesan un material. Los fotones de determinadas longitudes de onda pueden atravesar un material, ser absorbidos o reflejados, dependiendo de si interactúan con determinadas moléculas del material y de cómo lo hacen. Esta interacción también depende de la temperatura y la presión del material.

   Los modelos de opacidad se basan en diversas hipótesis sobre la interacción de la luz con la materia. Los astrónomos utilizan los modelos de opacidad para deducir ciertas propiedades de un material, dado el espectro de luz que éste emite. En el contexto de los planetas, un modelo de opacidad puede descifrar el tipo y la abundancia de sustancias químicas en la atmósfera de un planeta, basándose en la luz del planeta que capta un telescopio.

   De Wit afirma que el actual modelo de opacidad de última generación, que compara con una herramienta clásica de traducción de idiomas, ha hecho un trabajo decente de decodificación de los datos espectrales tomados por instrumentos como los del telescopio espacial Hubble.

   "Hasta ahora, esta Piedra Rosetta ha funcionado bien --dice--. Pero ahora que pasamos al siguiente nivel con la precisión de Webb, nuestro proceso de traducción nos impedirá captar sutilezas importantes, como las que marcan la diferencia entre que un planeta sea habitable o no".

   Él y sus colegas hacen esta observación en su estudio, en el que ponen a prueba el modelo de opacidad más utilizado. El equipo trató de ver qué propiedades atmosféricas obtendría el modelo si se ajustara para asumir ciertas limitaciones en nuestra comprensión de cómo interactúan la luz y la materia.

   Los investigadores crearon ocho modelos "perturbados". A continuación, alimentaron cada modelo, incluida la versión real, con "espectros sintéticos", es decir, patrones de luz simulados por el grupo y similares a la precisión que vería el telescopio James Webb.

   Descubrieron que, basándose en los mismos espectros de luz, cada modelo perturbado producía predicciones muy variadas sobre las propiedades de la atmósfera de un planeta.

   Basándose en su análisis, el equipo concluye que, si los modelos de opacidad existentes se aplican a los espectros de luz tomados por el telescopio Webb, chocarán con un "muro de precisión". Es decir, no serán lo suficientemente sensibles como para saber si un planeta tiene una temperatura atmosférica de 300 Kelvin o de 600 Kelvin, o si un determinado gas ocupa el 5 por ciento o el 25 por ciento de una capa atmosférica.

   "Esa diferencia es importante para que podamos limitar los mecanismos de formación planetaria e identificar de forma fiable las bioseñales", afirma Niraula.

   El equipo también descubrió que todos los modelos producían un "buen ajuste" con los datos, lo que significa que, aunque un modelo perturbado producía una composición química que los investigadores sabían que era incorrecta, también generaba un espectro de luz a partir de esa composición química que se acercaba lo suficiente, o se "ajustaba", al espectro original.

   "Descubrimos que hay suficientes parámetros que se pueden ajustar, incluso con un modelo incorrecto, para conseguir un buen ajuste, lo que significa que no se sabe que el modelo es incorrecto y que lo que dice es incorrecto", explica De Wit.

   El equipo plantea algunas ideas sobre cómo mejorar los modelos de opacidad existentes, incluida la necesidad de realizar más mediciones de laboratorio y cálculos teóricos para perfeccionar los supuestos de los modelos sobre cómo interactúan la luz y las distintas moléculas, así como la colaboración entre disciplinas y, en particular, entre la astronomía y la espectroscopia.

   "Se podrían hacer muchas cosas si supiéramos perfectamente cómo interactúan la luz y la materia --afirma Niraula--. Lo sabemos bastante bien en torno a las condiciones de la Tierra, pero en cuanto pasamos a distintos tipos de atmósferas, las cosas cambian, y eso supone un montón de datos, cada vez de mayor calidad, que corremos el riesgo de malinterpretar".