Los astrónomos confirman la órbita de un planeta lejos de su estrella, lo que demuestra que existen planetas lejanos

Los astrónomos todavía están buscando un hipotético “Planeta Nueve” en los confines de nuestro sistema solar, pero un exoplaneta a 336 años luz de la Tierra se parece cada vez más al Planeta Nueve de su sistema estelar.

El Planeta Nueve, potencialmente 10 veces el tamaño de la Tierra y orbitando mucho más allá de Neptuno en una órbita muy excéntrica alrededor del Sol, fue propuesto en 2012 para explicar las perturbaciones en las órbitas de los planetas enanos justo más allá de la órbita de Neptuno, los llamados objetos desprendidos del Cinturón de Kuiper. Aún no se ha encontrado, si es que existe.

Un planeta extrasolar igualmente extraño fue descubierto lejos de la estrella HD 106906 en 2013, el único planeta conocido con una separación tan amplia. Aunque era mucho más pesado que la masa predicha del Planeta Nueve, tal vez 11 veces la masa de Júpiter, o 3500 veces la masa de la Tierra, también se encontraba en una ubicación muy inesperada, muy por encima del plano de polvo del sistema planetario. e inclinado en un ángulo de aproximadamente 21 grados.

La gran pregunta, hasta ahora, ha sido si el planeta, llamado HD 106906 b, está en una órbita perpetuamente ligada a la estrella binaria, que tiene apenas 15 millones de años en comparación con los 4.500 millones de años de nuestro sol. – o si está saliendo del sistema planetario, para nunca regresar.

En un artículo que apareció el 10 de diciembre en Diario astronómico, los astrónomos finalmente responden a esa pregunta. Al rastrear con precisión la posición del planeta durante 14 años, determinaron que probablemente esté unido a la estrella en una órbita altamente excéntrica de 15.000 años, lo que lo convierte en un primo lejano del Planeta Nueve.

Si está en una órbita muy excéntrica alrededor del binario, “esto plantea la cuestión de cómo llegaron estos planetas a separaciones tan grandes”, dijo Meiji Nguyen, un recién graduado de UC Berkeley y primer autor del artículo. “¿Fueron esparcidos desde el interior del sistema solar? ¿O se formaron allí?”

Según el autor principal Paul Kalas, profesor adjunto de astronomía de la Universidad de California, Berkeley, el parecido con la órbita del Planeta Nueve propuesto muestra que esos planetas distantes pueden existir realmente y que pueden formarse en las primeras decenas de millones de años. de la vida de una estrella. Y según los otros descubrimientos recientes del equipo sobre HD 106906, el planeta parece favorecer un escenario en el que las estrellas pasajeras también juegan un papel.

“Algo sucede muy temprano que comienza a empujar planetas y cometas hacia afuera, y luego aparecen estrellas pasajeras que estabilizan sus órbitas”, dijo. “Estamos acumulando lentamente la evidencia necesaria para comprender la diversidad de planetas extrasolares y cómo eso se relaciona con los aspectos desconcertantes de nuestro propio sistema solar”.

Una estrella joven y polvorienta con un planeta extraño.

HD 106906 es un sistema estelar binario ubicado en la dirección de la constelación Crux. Los astrónomos lo han estudiado extensamente durante los últimos 15 años debido a su prominente disco de polvo, que podría ser planetas nacientes. Nuestro sistema solar puede haberse parecido a HD 106906 hace unos 4.500 millones de años cuando los planetas se formaron en el disco giratorio de escombros que quedó de la formación del sol.

Sorprendentemente, las imágenes de la estrella tomadas en 2013 por los Telescopios de Magallanes en Chile revelaron un planeta que brillaba por su propio calor interno y se encontraba a una distancia inusualmente grande del binario: 737 veces más lejos del binario que la Tierra del sol (737 astronómicos unidades, o AU). Eso es 25 veces más lejos de la estrella que Neptuno del sol.

Kalas, que busca planetas y discos de polvo alrededor de estrellas jóvenes, codirigió un equipo que utilizó el generador de imágenes de planetas Gemini en el telescopio Gemini Sur para obtener las primeras imágenes del disco de escombros de la estrella. En 2015, estas observaciones proporcionaron evidencia que llevó a los teóricos a proponer que el planeta se formó cerca de la estrella binaria y fue expulsado debido a interacciones gravitacionales con la binaria. La evidencia: el disco de polvo externo de las estrellas y el cinturón de cometas interno están torcidos, lo que sugiere que algo, el planeta, alteró su simetría.

“La idea es que cada vez que el planeta se acerca a su aproximación más cercana a la estrella binaria, agita el material en el disco”, dijo el miembro del equipo Robert De Rosa del Observatorio Europeo Austral en Santiago, Chile, quien es ex UC Becario postdoctoral de Berkeley. “Entonces, cada vez que el planeta atraviesa, trunca el disco y lo empuja hacia arriba por un lado. Este escenario ha sido probado con simulaciones de este sistema con el planeta en una órbita similar; esto fue antes de que supiéramos cuál era la órbita de el planeta era “.

El problema, como señalaron los que simulan tales interacciones planetarias, es que normalmente un planeta sería expulsado del sistema por completo, convirtiéndose en un planeta rebelde. Alguna otra interacción, quizás con una estrella que pasa, sería necesaria para estabilizar la órbita de un planeta excéntrico como HD 106906 b.

Se ha propuesto un escenario similar para la formación del Planeta Nueve: que su interacción con nuestros planetas gigantes al principio de la historia de nuestro sistema solar lo expulsó del sistema solar interior, después de lo cual las estrellas que pasaban en nuestro cúmulo local estabilizaron su órbita.

Kalas fue a buscar una estrella de este tipo para HD 106906 b, y el año pasado él y De Rosa, entonces en la Universidad de Stanford, informaron haber encontrado varias estrellas cercanas que habrían pasado por el sistema planetario 3 millones de años antes, tal vez proporcionando el empujón. necesario para estabilizar la órbita del planeta.

Ahora, con mediciones precisas de la órbita del planeta entre 2004 y 2018, Nguyen, de Rosa y Kalas presentan evidencia de que es muy probable que el planeta esté en una órbita estable, pero muy elíptica, alrededor de su estrella binaria.

“Aunque solo han pasado 14 años de observaciones, todavía pudimos, sorprendentemente, obtener una restricción en la órbita por primera vez, lo que confirma nuestra sospecha de que estaba muy desalineada y también que el planeta está en una órbita de aproximadamente 15.000 años. . ” Dijo Nguyen. “El hecho de que nuestros resultados sean consistentes con las predicciones es, creo, una fuerte evidencia de que este planeta está, de hecho, ligado. En el futuro, se necesita una medición de la velocidad radial para confirmar nuestros hallazgos”.

Las mediciones orbitales del equipo científico provinieron de la comparación de datos astrométricos del observatorio Gaia de la Agencia Espacial Europea, que mapea con precisión las posiciones de miles de millones de estrellas, e imágenes del Telescopio Espacial Hubble. Debido a que el Hubble debe ocultar el resplandor de la estrella binaria para ver el disco de escombros más tenue, los astrónomos no pudieron determinar la posición exacta de la estrella en relación con HD 106906 b. Los datos de Gaia permitieron al equipo determinar la posición del binario con mayor precisión y, por lo tanto, trazar el movimiento del planeta en relación con el binario entre 2004 y 2018, menos de una milésima parte de su período orbital.

“Podemos aprovechar la astrometría extremadamente precisa de Gaia para inferir dónde debería estar la estrella principal en nuestras imágenes del Hubble, y luego medir la posición de la compañera es bastante trivial”, dijo Nguyen.

Además de confirmar la órbita del planeta de 15.000 años, el equipo descubrió que la órbita en realidad está inclinada mucho más severamente con respecto al plano del disco: entre 36 y 44 grados. En su aproximación más cercana al binario, su órbita elíptica no lo llevaría más cerca de 500 AU de las estrellas, lo que implica que no tiene ningún efecto en los planetas interiores que también se sospecha que son parte del sistema. Ese también es el caso del Planeta Nueve, que no tiene ningún efecto observado en ninguno de los ocho planetas del sol.

“Lo que realmente creo que hace que HD 106906 sea único es que es el único exoplaneta que conocemos que tiene una imagen directa, está rodeado por un disco de escombros, desalineado en relación con su sistema y está muy separado”, dijo Nguyen. “Esto es lo que lo convierte en el único candidato que hemos encontrado hasta ahora, cuya órbita es análoga al hipotético Planeta Nueve”.

El trabajo fue apoyado por la National Science Foundation (AST-1518332) y la National Aeronautics and Space Administration (NNX15AC89G, NNX15AD95G, HST-GO-14670 / NAS5-26555). Este trabajo se benefició de la red de coordinación de investigación Nexus for Exoplanet System Science (NExSS) de la NASA patrocinada por la Dirección de Misiones Científicas de la NASA.

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