HD 106906b: un planeta exiliado

Entre los planetas extrasolares descubiertos el año pasado, hay uno muy peculiar: es 11 veces más grande que Júpiter y se encuentra a una distancia de su estrella, a 16 veces la distancia de Plutón al Sol. Demasiado lejos para un sistema planetario normal

Un equipo internacional de investigadores analizó los datos recogidos por el Gemini Planet Imager y el Telescopio Espacial Hubble y descubrió que el joven exoplaneta llamado HD 106906b puede haber sido alejado de su órbita original por una perturbación gravitacional. Los resultados aparecieron en la revista The Astrophysical Journal.


Representación artística de HD106906b, un gran planeta joven 11 veces Júpiter y una órbita muy lejos de su estrella (16 veces la distancia de Plutón al Sol). La estrella tiene 13 millones de años y todavía está rodeada por un disco de escombros, residuos restantes de la formación del sistema solar. Crédito: NASA / JPL-Caltech

El planeta extrasolar HD106906b es muy peculiar: 11 veces más grande que Júpiter y se encuentra a gran distancia de su estrella, a 16 veces la de Plutón al Sol. De los datos recogidos parece haber sido eliminado de su órbita original por un proceso similar a la que tuvo lugar en las primeras etapas de la vida del Sistema Solar.

Las imágenes recogidas por el instrumento Gemini Planet Imager (GPI) montado en el telescopio Gemini en Chile y el Telescopio Espacial Hubble muestran que la estrella está rodeada por un cinturón de cometas inclinado y asimétrico. Esto indica que el sistema ha sufrido perturbaciones gravitacionales e indica que debido a las interacciones entre los planetas y los cometas cuando se acercaban a la estrella, el planeta puede haber sido eliminado hacia afuera de los límites del sistema. El exoplaneta exiliado parece también estar rodeado por un anillo de escombros, que fue arrastrado probablemente durante su salida del sistema.

«Creemos que el planeta ha capturado el material de la cinta de los cometas, y está rodeado por un anillo o un halo de polvo», dijo Paul Kalas, profesor de astronomía en la Universidad de Berkeley. «Hemos llevado a cabo tres pruebas diferentes y los resultados parecen indicar la presencia de una nube de polvo, pero todavía no es la última palabra».

«Los datos que recogimos indican que el planeta es mucho más rico en polvo de lo esperado, y estamos haciendo observaciones de seguimiento para ver si en realidad está rodeada por un disco… ¡sería muy emocionante!» Dijo Abhi Rajan, estudiante de posgrado en la «Universidad Estatal de Arizona que ha contribuido al análisis de las imágenes.

Estos planetas son muy interesantes, ya que incluso el Sistema Solar, cuando era joven, podría haber pasado por fases turbulentas similares a la descrita, empujando planetas que hoy en día ya no son parte de los ocho que vemos y conocemos.

La perturbación podría haber sido causada por el paso cercano de una estrella, lo que habría alterado las órbitas de los planetas interiores, o por un planeta masivo dentro del propio sistema. El equipo también buscó señales GPI de otro planeta más cercano a la estrella que pueda haber interactuado con el exoplaneta, pero no encontró nada dentro de una órbita similar a la de Urano. El artículo que presenta los resultados de este estudio ha sido publicado recientemente en la revista The Astrophysical Journal.


La imagen en el descubrimiento del planeta HD 106906b. La imagen fue obtenida en el infrarrojo y se procesa a continuación para eliminar la luz de la estrella anfitriona. La línea discontinua verde indica el tamaño de la órbita de Neptuno. Crédito: Vanessa Bailey

La estrella anfitriona se llama HD 106906. Se encuentra a 300 años luz de distancia hacia la constelación de la Cruz del Sur y es similar al Sol pero mucho más joven: unos 13 millones de años de edad, en comparación con 4.500 millones de años de nuestro Sol. Se piensa que los planetas se forman temprano en la vida de una estrella, pero el año pasado un equipo dirigido por Vanessa Bailey de la Universidad de Arizona ha descubierto el peculiar planeta HD 106906b: contiene 11 veces la masa de Júpiter y está la increíble distancia de 650 UA de su estrella (1 UA es la distancia media entre la Tierra y el Sol).

Es muy poco probable que un planeta se forme a una gran distancia de su estrella, por lo que alguien ha sugerido inicialmente que HD 106906b se ha formado como una estrella: atrayendo y recolectando el gas y polvo que lo rodea. Los datos obtenidos con el GPI y Hubble muestran en cambio la presencia de un cinturón asimétrico de cometas, y tal vez un anillo de escombros alrededor del planeta, y por lo tanto parecen indicar una formación normal alrededor del anfitrión estrella, con un episodio turbulento durante el cual el planeta fue lanzado a una órbita más lejana.

«¿Estamos viendo nuestro sistema solar cuando tenía 13 millones de años?», Se pregunta Kalas. «Sabemos que nuestro cinturón de cometas, el cinturón de Kuiper, perdió una gran cantidad de masa a medida que evolucionaba, pero no tenemos una máquina del tiempo para volver atrás y ver cómo sucedió esto. Una manera de entenderlo es estudiar estos episodios violentos alrededor de otras estrellas jóvenes, la remodelación del sistema, a veces incluso mover las órbitas de los planetas».

En mayo 2015, Kalas y sus colaboradores utilizaron el GPI en busca de otros planetas alrededor de la estrella y encontraron que estaba rodeado por un anillo de material polvoriento muy similar en tamaño a nuestro cinturón de Kuiper. La región central de vacío tiene un radio de 50 UA, ligeramente más grande que el área ocupada por los planetas del Sistema Solar. Esto indica que el sistema planetario de HD 106906 se ha formado allí, dijo Kalas.

Inmediatamente después de este descubrimiento, se han analizado las imágenes recogidas en el pasado por el Telescopio Espacial Hubble, gracias a lo cual se pudo observar que el anillo de material polvoriento era mucho más extenso y asimétrico de lo esperado. Por otra parte, en el lado orientado hacia el planeta, el material polvoriento era delgado, y cubre casi toda la distancia que lo separa del planeta mismo, mientras que el otro lado es denso y no muy extendido.

«Estos resultados indican que el sistema planetario fue llevado a su configuración actual por una perturbación gravitacional», dijo Kalas. Otro aspecto inusual del planeta es que su órbita parece estar inclinada a 21 grados con respecto al plano del sistema planetario interior, mientras que la mayoría de los planetas se encuentran generalmente en un plano común.

Kalas y sus colegas plantearon la hipótesis de que el planeta pudo tener su origen en una posición más cercana al cinturón de cometas y que ha capturado el material polvoriento que está actualmente orbitando el planeta. Para probar esta hipótesis, se han analizado cuidadosamente los datos del GPI y las observaciones del Hubble, revelando tres propiedades en el cuerpo en consonancia con la presencia de un gran anillo o halo de polvo que lo rodea. Sin embargo, para cada una de las tres propiedades, es posible ofrecer explicaciones alternativas.

Los investigadores están planeando hacer observaciones más detalladas con el Telescopio Espacial Hubble, que determinará si HD 106906b es o no es uno de los primeros exoplanetas similares a Saturno, con un extenso sistema de anillos.

 

 

El cinturón interior de polvo alrededor de la estrella fue confirmado de forma independiente por un grupo de investigadores que utilizaron el instrumento SPHERE montado en el Very Large Telescope de ESO en Chile. Sin embargo, la forma distorsionada del disco de escombros no fue evidente hasta Kalas no pensó en analizar las imágenes de archivo de la Cámara Avanzada para Inspecciones del Hubble.

La campaña de observación dirigida a la búsqueda de exoplanetas y llevada a cabo con el uso de GPI es un proyecto gestionado por un equipo de astrónomos de la Universidad de California y otras 23 instituciones y tiene como objetivo 600 estrellas jóvenes, todas con menos de 100 millones de dólares años de edad. Este estudio nos ayudará a entender cómo evolucionan los sistemas planetarios con el tiempo y cuál es la dinámica que ayuda a dar forma a la disposición final de los planetas, como el actualidad en nuestro sistema solar.

Fuente: Universo INAF. Aportado por Eduardo J. Carletti

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