En un desarrollo que tiene a los astrónomos ajustando sus modelos y posiblemente sus expectativas, el Telescopio Espacial James Webb ha detectado nubes de hielo de agua en un gigante gaseoso distante. El descubrimiento, liderado por Elisabeth Matthews del Instituto Max Planck de Astronomía (MPIA), se realizó en el planeta Epsilon Indi Ab, un análogo de Júpiter que aparentemente es más complejo de lo que le habíamos concedido.

Esto marca un paso significativo en la larga y lenta marcha desde simplemente encontrar exoplanetas hasta realmente comprenderlos. Durante décadas, desde 1995 hasta aproximadamente 2022, el juego era simplemente el descubrimiento mediante métodos indirectos. El lanzamiento del JWST en 2022 cambió eso, permitiendo un estudio atmosférico detallado, aunque todavía estamos a unos cuantos telescopios de distancia de buscar letreros de césped extraterrestres.

Como dijo la autora principal Elisabeth Matthews con una perspectiva admirable: "JWST finalmente nos permite estudiar planetas análogos al sistema solar en detalle. Si fuéramos extraterrestres, a varios años luz de distancia, y miráramos hacia el Sol, JWST es el primer telescopio que nos permitiría estudiar Júpiter en detalle". La implicación siendo, por supuesto, que estudiar la Tierra en detalle requeriría tecnología que aún no hemos inventado, lo cual probablemente sea lo mejor.

Estudiar planetas verdaderamente similares a Júpiter ha sido complicado porque el método más fácil requiere que pasen frente a su estrella, lo que favorece a gigantes gaseosos calientes y cercanos. El equipo de Matthews sorteó esto al obtener imágenes directas de Epsilon Indi Ab utilizando el instrumento de infrarrojo medio MIRI del JWST. El planeta, que orbita la estrella Epsilon Indi A en la constelación de Indus, es un tipo robusto con una masa de 7.6 Júpiteres pero un diámetro similar. Orbita aproximadamente cuatro veces más lejos de su estrella ligeramente más fría que Júpiter del Sol, dándole una temperatura superficial entre 200 y 300 Kelvin (-70 a +20 °C). Eso es más cálido que los 140 K de Júpiter, un calor residual de su formación que se disipará lentamente durante miles de millones de años.

El equipo utilizó un coronógrafo en MIRI para bloquear la luz de la estrella y capturó imágenes a 11.3 μm, justo fuera de una longitud de onda asociada con el amoníaco. Al compararlas con imágenes de 2024 a 10.6 μm, pudieron estimar los niveles de amoníaco. El hardware construido por MPIA merece un reconocimiento aquí.

¿La sorpresa? La atmósfera superior de Júpiter está dominada por gas y nubes de amoníaco. Se esperaba que Epsilon Indi Ab tuviera mucho gas de amoníaco, pero no nubes. En cambio, las observaciones mostraron menos amoníaco del predicho. ¿La explicación principal? Espesas nubes irregulares de hielo de agua, como los cirros de la Tierra, están interfiriendo.

Esto presenta un problema encantador para los astrónomos, cuyos modelos informáticos a menudo simplifican las cosas ignorando las nubes porque son difíciles de simular. El coautor James Mang de la Universidad de Texas en Austin lo llamó "un gran problema para tener", señalando que JWST está revelando una complejidad que los modelos ahora están "comenzando a capturar".

El futuro se ve nublado de la mejor manera. El Telescopio Espacial Nancy Grace Roman de la NASA, que se lanzará en 2026-2027 con MPIA como socio, debería ser excelente para detectar directamente nubes reflectantes de hielo de agua. Mientras tanto, el equipo de Matthews está buscando más tiempo de observación con JWST para estudiar otros análogos fríos de Júpiter, sentando las bases para el objetivo final: estudiar mundos similares a la Tierra y, algún día, buscar señales de que no estamos solos.

Los hallazgos se publican en Astrophysical Journal Letters por E. C. Matthews et al. Los investigadores del MPIA involucrados son Elisabeth Matthews y Bhavesh Rajpoot, colaborando con James Mang y Caroline Morley (Universidad de Texas en Austin), Aarynn Carter y Mathilde Mâlin (Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial), y otros.