Los científicos revelan la primera imagen directa de un exoplaneta a solo 63 años luz de distancia

La mayoría de los exoplanetas que hemos confirmado hasta la fecha nunca se han visto directamente. Confirmamos su presencia por medios indirectos, como el efecto que tienen en su estrella anfitriona. Pero ahora, los astrónomos han revelado imágenes de un exoplaneta encontrado indirectamente.

No es solo una impresionante hazaña de habilidades y tecnología. La combinación de métodos nos ha proporcionado un excelente conjunto de herramientas para medir un exoplaneta. Por primera vez, los astrónomos han medido tanto el brillo como la masa de un exoplaneta, lo que nos ha proporcionado una nueva sonda sobre cómo se forman los planetas.

El exoplaneta es Beta Pictoris c (β Pic c), un gigante gaseoso que orbita alrededor de la estrella, lo adivinaste, Beta Pictoris, a solo 63 años luz de distancia. Es una estrella muy joven y muy brillante, de unos 23 millones de años; como tal, todavía está rodeado por muchos escombros polvorientos, y sus exoplanetas, hemos confirmado dos hasta la fecha, son solo bebés, alrededor de 18,5 millones de años.

β Pic c es el segundo de esos planetas y fue descubierto usando el método de velocidad radial. Las estrellas, como ve, no se quedan inmóviles mientras los planetas giran alrededor de ellas; los dos cuerpos ejercen un tirón gravitacional el uno sobre el otro, y la órbita es alrededor de un centro de gravedad mutuo.

Entonces, si miras una estrella y puedes ver que se tambalea un poco en su lugar, su luz se alarga a longitudes de onda más rojas, o se desplaza al rojo, a medida que se aleja, y se acorta a longitudes de onda más azules, o se desplaza hacia el azul, a medida que se acerca, que a menudo significa que está siendo arrastrado por un exoplaneta. Cuanto más grande es el exoplaneta, mayor es el tirón gravitacional que ejerce sobre la estrella.

Beta Pictoris b (β Pic b), un gigante gaseoso de hasta 13 veces la masa de Júpiter, fue descubierto en 2008 mediante imágenes directas. Entonces, se esperaba que la estrella se tambaleara.

Pero, mientras estudiaba los datos de observación tomados durante los 16 años anteriores, un bamboleo observado por la astrónoma Anne-Marie Lagrange del Observatorio de Grenoble en Francia y sus colegas fue inconsistente con β Pic b. En cambio, parecía ser un segundo exoplaneta no detectado previamente.

Ellos dio a conocer su exoplaneta recién descubierto, β Pic c, el año pasado.

Ingrese a la colaboración ExoGRAVITY, un proyecto que utiliza el Instrumento de GRAVEDAD en el interferómetro del Very Large Telescope para obtener imágenes directamente de exoplanetas. El equipo de ExoGRAVITY pensó que β Pic c sería un excelente candidato para imágenes directas.

Habían estado buscando un exoplaneta con un buen conjunto de datos de velocidad radial, y dado que el hermano de β Pic c ya había sido fotografiado directamente, parecía una buena apuesta.

Se pueden obtener imágenes directamente de muy pocos exoplanetas con nuestra tecnología actual. Necesitan estar lo suficientemente lejos de su estrella; de lo contrario, desaparecen en el resplandor. Nuestros métodos de detección de exoplanetas más fiables funcionan mejor en estrellas muy cercanas. Y es útil si el exoplaneta es bastante joven, ya que tales planetas todavía están lo suficientemente calientes como para emitir radiación térmica.

Al final resultó que, β Pic c era perfecto. Esos años de datos oscilantes proporcionaron un perfil excelente del movimiento del exoplaneta; el equipo de ExoGRAVITY, dirigido por el astrónomo Mathias Nowak de la Universidad de Cambridge en el Reino Unido, pudo localizar el lugar y obtener imágenes directas. Ese trabajo ahora ha llevado a un conjunto de datos de exoplanetas como nunca antes habíamos tenido.

Los datos de velocidad radial se utilizaron para calcular la masa y la órbita del exoplaneta; registra alrededor de 8,2 veces la masa de Júpiter y orbita la estrella a 2,7 unidades astronómicas, con un período orbital de 3,4 años. Hasta ahora, tan normal.

Pero las imágenes directas revelaron una sorpresa: β Pic c es sorprendentemente débil, seis veces más débil que su hermano, a pesar de que los dos exoplanetas son de tamaño similar, lo que sugiere que es mucho más frío. El brillo de β Pic c sugiere que su temperatura es de alrededor de 1.250 Kelvin, en comparación con 1,724 Kelvin para β Pic b.

Esto podría ser una pista sobre cómo se formó el exoplaneta: en los modelos, la temperatura de un exoplaneta bebé está relacionada con su método de formación.

En el modelo de formación de inestabilidad del disco, parte del disco protoplanetario de polvo y gas que gira alrededor de la estrella recién nacida colapsa directamente en un gigante gaseoso. En este modelo, el exoplaneta no tiene un núcleo sólido y se forma más caliente y brillante.

En el modelo de acreción del núcleo, las piezas de roca en el disco protoplanetario se unen, primero a través de fuerzas electrostáticas y luego a través de la gravedad, formando un cuerpo cada vez más grande, construyendo un planeta de abajo hacia arriba. El exoplaneta resultante tiene un núcleo sólido y se forma más frío y más tenue.

Debido a que β Pic c es más pequeño y más tenue de lo esperado, y debido a que el modelo de inestabilidad del disco requiere que el exoplaneta se forme mucho más lejos de su estrella anfitriona que β Pic c es hoy, el equipo cree que el exoplaneta se formó a través de la acreción del núcleo.

Es un resultado fascinante, pero aún queda trabajo por hacer. No tenemos una estimación de masa confiable para β Pic b; podría ser entre 9 y 13 veces la masa de Júpiter. Está orbitando la estrella a una distancia mayor que β Pic c, lo que significa que no tenemos suficientes datos de oscilación para inferir su masa. La forma en que se formó será más difícil de medir hasta que podamos reducir esto.

Y hay más trabajo por hacer en β Pic c. El siguiente paso será tomar espectros detallados de la luz emitida por el exoplaneta. A partir de esto, los científicos pueden calcular la composición atmosférica del planeta, una técnica clave para buscar signos de vida en otras partes de la galaxia.

La investigación se ha publicado en dos artículos en Astronomía y Astrofísica, aquí y aquí.

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