Analizan mundo en sistema planetario que es un Sistema Solar gigante

Un equipo de astrónomos, entre ellos Quinn Konopacky del Instituto Dunlap de Astronomía y Astrofísica de la Universidad de Toronto, ha hecho que el examen más detallado de la atmósfera de un planeta similar a Júpiter fuera de nuestro Sistema Solar

Según Konopacky: «Hemos podido observar este planeta con detalle sin precedentes a causa de la instrumentación avanzada que estamos utilizando en el telescopio Keck II, nuestras innovadoras de técnicas de observación y procesamiento de datos, y debido a la naturaleza del sistema planetario.»

Konopacky es el autor principal del artículo que describe los resultados del equipo, que se publicará 14 de marzo en Science Express, y 22 de marzo en la revista Science.

El equipo, usando un espectrógrafo de alta resolución de imagen llamado OSIRIS, descubrió las huellas químicas de moléculas específicas, revelando una atmósfera nebulosa que contiene monóxido de carbono y vapor de agua. «Con este nivel de detalle», dice Travis Barman, astrónomo del Observatorio Lowell y coautor del artículo, «podemos comparar la cantidad de carbono con la cantidad de oxígeno presente en la atmósfera del planeta, y esta mezcla química proporciona pistas sobre el funcionamiento de la formación de un sistema planetario».

Ha habido una considerable incertidumbre acerca de cómo se forman los sistemas de planetas, con dos modelos principales, llamado acreción del núcleo y la inestabilidad gravitacional. Las propiedades planetarias, como la composición de la atmósfera de un planeta, son claves para saber si un sistema se formó de acuerdo con un modelo u otro.

«Esta es el espectro más nítido jamás obtenido de un planeta extrasolar», dice el coautor Bruce Macintosh del Lawrence Livermore National Laboratory. «Esto demuestra el poder de tomar la imagen directa de un sistema planetario. Es la exquisita resolución ofrecida por estas nuevas observaciones la que nos ha permitido comenzar realmente a investigar la formación de planetas.»

El espectro revela que la relación de carbono a oxígeno es consistente con la hipótesis de acreción del núcleo, el modelo que se ha pensado para explicar la formación de nuestro Sistema Solar.

El planeta, denominado HR 8799c, es uno de los cuatro gigantes gaseosos conocidos en orbita alrededor de una estrella a 130 años luz de la Tierra. Los autores y sus colaboradores descubrieron previamente HR 8799c y sus tres compañeros en el 2008 y 2010. Todos los planetas son más grandes que cualquiera de nuestro Sistema Solar, con masas de tres a siete veces mayores que la de Júpiter. Sus órbitas son igualmente grandes en comparación con nuestro sistema. HR 8799c orbita 40 veces más lejos de su estrella que lo que orbita la Tierra desde el Sol, en nuestro Sistema Solar, que lo pondría mucho más allá del reino de Neptuno.

De acuerdo con el modelo de acreción del núcleo, la estrella HR 8799 fue originalmente rodeada por nada más que un enorme disco de gas y polvo. A medida que el gas se fue enfriando, se formó hielo; este proceso empobreció de átomos de oxígeno el disco. El hielo y el polvo se juntaron en núcleos planetarios que, una vez que fueron lo suficientemente grandes, atrajeron el gas circundante para formar grandes atmósferas. El oxígeno fue extraído del gas, y esto se refleja en la atmósfera del planeta hoy en día como una relación mejorada de carbono a oxígeno.

El modelo de acreción del núcleo también predice que los planetas gaseosos gigantes son grandes a grandes distancias de la estrella central, y pequeños planetas rocosos más cerca, al igual que en nuestro Sistema Solar. Son los planetas rocosos, no muy lejos, ni cerca de la estrella, los principales candidatos para albergar vida.

«Los resultados sugieren que el sistema HR 8799 es como un Sistema Solar a mayor escala», dice Konopacky. «Y por eso, además de los gigantes de gas lejos de su estrella madre, no sería una sorpresa encontrar más cerca planetas como la Tierra.»

Las observaciones de HR 8799c se hicieron con el telescopio de 10 metros Keck II en Hawai, uno de los dos mayores telescopios ópticos del mundo. El sistema de óptica adaptativa del telescopio corrige la distorsión causada por la atmósfera de la Tierra, haciendo que la visión a través de Keck II sea más nítida que a través del telescopio espacial Hubble.

Los astrónomos llaman a esto resolución espacial. Ver exoplanetas alrededor de estrellas es como tratar de ver una luciérnaga junto a un potente reflector. La óptica adaptativa del Keck y su alta resolución espacial, combinados con avanzadas técnicas de procesamiento de datos, permiten a los astrónomos ver con más claridad tanto el «foco» estelar como la «luciérnaga» planetaria.

«Podemos tomar imágenes directas de los planetas alrededor de HR 8799 porque son grandes, jóvenes, y están muy lejos de su estrella madre. Esto hace que el sistema nos dé un excelente laboratorio para el estudio de las atmósferas de los exoplanetas», dice el co-autor Christian Marois del Consejo Nacional de Investigación de Canadá . «Desde su descubrimiento, este sistema sólo está sorprendiéndonos».

Konopacky y su equipo continúan estudiando los planetas de gran tamaño para conocer más detalles acerca de su naturaleza y de sus atmósferas. Se realizarán futuras observaciones utilizando el recientemente actualizado instrumento OSIRIS, que utiliza una nueva red de difracción, el componente clave de un espectrógrafo, que separa la luz que de acuerdo a la longitud de onda, al igual que un prisma. La rejilla nueva se desarrolló en el Instituto Dunlap y fue instalada en el espectrógrafo en diciembre de 2012.

«Estas observaciones futuras nos dirán mucho más acerca de los planetas en este sistema», dice Konopacky. «Y cuanto más aprendamos acerca de este sistema planetario distante, tanto más aprenderemos sobre nosotros mismos.»

Fuente: Science Daily. Aportado por Eduardo J. Carletti

Más información: