Desde su puesta en servicio en 2022, el telescopio espacial James Webb (JWST) ha revolucionado el estudio de los exoplanetas. Recientemente, una investigación liderada por científicos del Centro Nacional para la Investigación Científica de Francia (CNRS) en el Observatoire de Paris, en colaboración con la Université Grenoble Alpes, logró una hazaña sin precedentes: la captura de una imagen directa de un exoplaneta hasta ahora desconocido. Este trascendental descubrimiento, publicado en la prestigiosa revista Nature, marca la primera vez que el JWST logra una imagen de este tipo, gracias a un coronógrafo de producción francesa integrado en su instrumento MIRI.

Los exoplanetas constituyen objetivos primordiales en la astronomía observacional, ya que su estudio es fundamental para desentrañar los mecanismos de formación de los sistemas planetarios, incluido nuestro propio Sistema Solar. A pesar de que miles de estos cuerpos celestes han sido detectados de manera indirecta, la obtención de imágenes directas de exoplanetas presenta un desafío monumental. Esto se debe a que son significativamente menos brillantes que sus estrellas anfitrionas y, desde la perspectiva terrestre, se encuentran extremadamente cerca de ellas, lo que hace que su tenue señal quede completamente opacada por la intensa luz estelar.

Para superar este obstáculo, los científicos han desarrollado soluciones ingeniosas, como el coronógrafo, un accesorio óptico clave para el instrumento MIRI del JWST. Este dispositivo avanzado es capaz de replicar el fenómeno de un eclipse, al bloquear la luz directa de la estrella central. Al enmascarar la estrella, el coronógrafo permite una observación más clara de los objetos circundantes, impidiendo que su débil emisión quede oculta por el resplandor estelar. Fue precisamente esta técnica innovadora la que permitió al equipo de investigadores identificar este nuevo exoplaneta, el primero captado directamente por el JWST.

Los investigadores centraron su atención en los sistemas de observación más prometedores, aquellos con solo unos pocos millones de años de antigüedad y que pueden ser observados "en polo", ofreciendo una vista "desde arriba" de sus discos protoplanetarios. En estos discos, los planetas recién formados aún conservan una considerable cantidad de calor residual, lo que los hace significativamente más brillantes y, por ende, más fáciles de detectar que sus contrapartes más antiguas. Los planetas de baja masa, en particular, son más sencillos de identificar en el rango térmico del infrarrojo medio, un espectro para el cual el JWST ha abierto una ventana de observación sin precedentes y de una capacidad única.

Entre los discos observados frontalmente, dos captaron especialmente la atención del equipo científico debido a que observaciones previas habían revelado la presencia de estructuras concéntricas en forma de anillo en su interior. Hasta ese momento, los científicos habían sospechado que estas formaciones anilladas eran el resultado de complejas interacciones gravitatorias entre planetas y planetesimales (los bloques fundamentales que eventualmente dan origen a los planetas), los cuales aún no habían sido identificados. Uno de estos sistemas, conocido como TWA 7, exhibe tres anillos bien definidos, siendo uno de ellos notablemente estrecho y flanqueado por dos zonas prácticamente desprovistas de materia. La imagen capturada por el JWST reveló de manera contundente una fuente luminosa justo en el centro de este estrecho anillo, confirmando las sospechas.

Tras descartar cualquier posible sesgo observacional que pudiera haber influido en la detección, los científicos concluyeron con alta probabilidad que la fuente identificada era, en efecto, un exoplaneta. Esta conclusión fue robustamente respaldada por simulaciones detalladas que confirmaron la formación de un anillo delgado y un "agujero" gravitacional en la posición exacta del planeta, un modelo que se correlaciona perfectamente con las observaciones realizadas por el JWST.

Bautizado como TWA 7 b, este nuevo exoplaneta es notablemente diez veces más ligero que cualquiera de los exoplanetas captados previamente mediante imagen directa. Su masa es comparable a la de Saturno, lo que representa aproximadamente un 30% de la masa de Júpiter, el planeta más masivo de nuestro propio Sistema Solar.

El potencial del JWST para el futuro es aún mayor; los científicos tienen la ambiciosa expectativa de poder capturar imágenes de planetas con una masa tan reducida como el 10% de la masa de Júpiter. Este descubrimiento no solo subraya la relevancia crítica de las futuras generaciones de telescopios espaciales y terrestres específicamente diseñados para la búsqueda de exoplanetas, sino que también enfatiza la necesidad de desarrollar coronógrafos aún más avanzados.