La atmósfera brillante de un extraño planeta gigante podría ayudar a resolver el hecho de cómo se ha formado y cómo se formó nuestro propio Sistema Solar.
El descubrimiento se pudo realizar gracias a las observaciones minuciosas que se han llevado a cabo de la estrella HR 8799, que se encuentra a unos 130 años de la Tierra. El sistema en HR 8799 es hogar de cuatro planetas gigantes que orbitan esta estrella que apenas tiene 30 millones de años de antigüedad.
También, es la primera vez que se encuentran planetas tan grandes. El peso de cada uno de ellos va de 5 a 10 veces la masa de Júpiter y aún siguen produciendo luminosidad propia gracias al calor que emiten debido al proceso de formación que aún no culmina.
“Es el único sistema que hemos encontrado hasta ahora, en donde se puede observar cada uno de los múltiples planetas que existen allí”, afirmó Bruce Macintosh del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore que se encuentra en California.
El sistema solar en cuestión se asemeja y es una versión ampliada del nuestro sugiriendo que, tal vez, existan planetas allí del tamaño de la Tierra.
“Probablemente tenga también un cinturón de asteroides interior, que se encuentre cerca de los planetas gigantes, como también sucede en nuestro propio sistema solar, donde existe la llamada nube de Oort. Algo análogo a esta nube podría encontrarse en HR 8799”, afirmó el astrónomo Quinn Konopacky de la Universidad de Toronto.
La atmósfera de uno de los exoplanetas ha sido revelada.
Los astrónomos se han concentrando en observar uno de los planetas más visibles de la estrella, llamado HR 8799c, que es un gigante colosal que tiene siete veces la masa de Júpiter y que circunda la estrella HR 8799 en un rango comparable a la distancia existente entre Plutón y el Sol.
El nacimiento de este inmenso planeta, y el hecho de que se encuentre tan cerca de la estrella que orbita, contradice a los dos modelos existentes sobre formación planetaria. En uno de los modelos, que tiene múltiples procesos, y al que se le denomina acreción del núcleo, el gas se acumula lentamente sobre el núcleo planetario, mientras que el mecanismo conocido como inestabilidad gravitacional (el segundo modelo) implica la creación simultánea del interior del planeta y su atmósfera.
“Con el modelo tradicional de acreción del núcleo, es muy difícil formar planetas tan grandes como HR 8799 y a tan lejanas distancias con respecto a la estrella que orbitan”, dijo Konopacky. “Típicamente, en este modelo, objetos del tamaño de Júpiter o más grandes se forman mucho más cerca de su estrella. Esto se debe a muchas razones y una de ellas tiene que ver con que existe menos material a grandes distancias. Este material proviene de la estrella misma”, añadió.
Por el contrario, “en el modelo de inestabilidad gravitacional, sí que es posible formar grandes planetas a largas distancias, usualmente porque son capaces de atraer a un disco de material mucho más masivo”, comenta Konopacky. “Pero el modelo generalmente predice que debe haber objetos más masivos orbitando muchas otras estrellas a estas distancias, y este tipo de objetos no han sido descubiertos en los estudios que se han hecho”.
Para ayudar a resolver este misterio, los científicos analizaron el brillo producido por el planeta HR 8799c, utilizando un espectrógrafo de alta definición llamado OSIRIS, que se instaló en el Observatorio Keck de Hawaii. Las moléculas, en cualquier atmósfera, pueden absorber luz, que resulta en patrones conocidos como espectro y que permite a los científicos identificar de qué elemento químico se trata.
Esta es una de las imagenes tomadas por el instrumento OSIRIS del planeta gigante HR8799c que se encuentra a 30 años de distancia. El rectángulo indica el campo de visión del instrumento y, ahí dentro, el planeta. /Crédito: http://www.space.com
HR 8799c es bastante brillante y se encuentra a una distancia considerable de su estrella, hecho que ha ayudado a los astrónomos a obtener datos espectrográficos muy detallados de su atmósfera.
“La parte más emocionante de este resultado es que hemos sido capaces de hacer observaciones de la atmósfera de un exoplaneta con este nivel de detalle, mucho más de lo que yo me imaginaría que era posible”, dijo Konopacky. “Hemos podido lograr un nivel de detalle sin precedentes donde las huellas químicas de las moléculas en la atmósfera son increíblemente precisas y definidas. Esto es sumamente importante porque gracias a esta calidad de los datos podemos investigar la verdadera composición de la atmósfera del planeta y, por consiguiente, decir algo sobre cómo se formó”.
La falta de metano: una pista.
Entre los elementos químicos detectados, los científicos pudieron encontrar agua y monóxido de carbono en la atmósfera del exoplaneta, pero no metano. La ausencia de este elemento “podría decirnos que podría estar entremezclado entre las diferentes capas de su atmósfera”, afirma Konopacky. “Puesto que el metano es una molécula muy sensible, pudo haber sido destruida cuando se mezcló con las partes profundas y calientes de la atmósfera. Este hecho de haberse mezclado, nos dice mucho de las condiciones atmosféricas que prevalecieron en la etapa de juventud de planetas como Júpiter”, dice.
Adicionalmente, a pesar de que los investigadores han observado mucho vapor de agua en la atmósfera de HR 8799c, “hemos detectado un poco menos de lo que habríamos esperado si el planeta tuviera la misma composición química que su estrella madre”, dijo Konopacky. “Esto nos está diciendo que el planeta tiene ligeramente un poco más de carbono comparado con oxígeno”.
Esta alta proporción de carbono versus oxígeno es un indicio con respecto a la formación del exoplaneta. En este sentido, los investigadores sugieren que fueron pequeños granos de hielo que se condensaron en el disco que rodea a la estrella HR 8799 los que dieron origen a los planetas que actualmente la orbitan.
Fotografía del observatorio Keck Hawaii,el cual fue utilizado para descubrir a HR8799 y sus cuatro planetas supergigantes.
“Estos granos de hielo se pegaron unos con otros para hacer, poco a poco, granos y luego piedras más grandes, de varios kilómetros de diámetro, que dieron origen al núcleo del planeta”, comenta Konopacky. “La atmósfera vino después: y sucedió cuando el planeta se hizo cada vez más grande y atrajo el gas que la rodeaba”.
El hallazgo implica que, el mecanismo que interviene en la formación de planetas llamado, como ya hemos dicho, acreción del núcleo, resultó decisivo para la formación de HR 8799c y de nuestro propio Sistema Solar.
Ahora bien: con los modelos existentes de acreción del núcleo, los investigadores están pensando como, vía este proceso, los planetas se forman lejos de sus estrellas madre. Por ejemplo, podría haber mucho más materia fuera de los bordes de los discos protoplanetarios que se forman alrededor de las estrellas de lo que hasta ahora se creía o, quizá, materia solida se uniría para formar núcleos de planetas más fácil y más rápido de lo que previamente se sospechaba.
“Refinando el modelo de acreción del núcleo, para explicar la presencia de los planetas en HR 8799, es posible que seamos capaces de comprender mejor el proceso de formación de los sistemas planetarios en general, incluyendo al nuestro”, dijo Konopacky.
“También nos gustaría descubrir planetas a través de imágenes directas que puedan ser estudiados con este nivel de detalle”, añade. “Actualmente estamos trabajando con un nuevo instrumento llamado Gemini Planet Imager que está diseñado para hacer justamente esto. Llegará al telescopio Gemini de Chile este año, y será capaz de descubrir mundos más pequeños que HR 8799 y que seguramente estarán más cerca de sus estrellas madre”.
La investigación de Konapacky y sus colegas apareció publicado el pasado 14 de marzo de 2013 en la revista Science.
_______________________________________________________
Traducido y editado por Julio García.
Referencia: Space.com
_____________________
