Una de las mejores maneras de aprender cómo evolucionó nuestro sistema solar es mirar a los sistemas estelares más jóvenes en las primeras etapas de desarrollo. Ahora, un equipo de astrónomos ha descubierto un planeta similar a Júpiter dentro de un sistema joven que podría servir como un instrumento decodificador para entender cómo se formaron los planetas alrededor de nuestro Sol
El nuevo planeta, llamado 51 Eridani b, es el primer exoplaneta descubierto por el Gemini Planet Imager, un nuevo instrumento operado por una colaboración internacional encabezada por Bruce Macintosh, un profesor de física en la Universidad de Stanford y miembro del Instituto Kavli de Astrofísica de Partículas y Cosmología. Es un millón de veces más débil que su estrella madre y muestra la firma metano más fuerte jamás detectada en un planeta alienígena, lo que debería dar pistas adicionales sobre cómo se formó el planeta.
Se trata de una diseño artístico del exoplaneta 51 b en Eridani similar a Júpiter. Las capas calientes en la profundidad de su atmósfera brillan intensamente a través de las nubes. Debido a su corta edad, este primo de nuestro Júpiter todavía está caliente y conserva información sobre la manera en que se formó hace 20 millones de años. Crédito: Danielle Futselaar y Franck Marchis, Instituto SETI
Los resultados se publican en la edición actual de Science.
Una clara línea de visión
El Gemini Planet Imager (GPI) fue diseñado específicamente para descubrir y analizar los planetas débiles, jóvenes, que orbitan estrellas brillantes. Mientras que el observatorio espacial Kepler de la NASA ha descubierto miles de planetas, lo hace indirectamente mediante la detección de una pérdida de la luz de las estrellas cuando un planeta pasa por delante de su estrella. GPI, en cambio, busca la luz del propio planeta.
«Para detectar planetas, Kepler ve su sombra», dijo Macintosh. «En cambio, el Gemini Planet Imager ve su brillo, lo que nos referimos como imagen directa.»
Los astrónomos utilizan óptica adaptativa para enfocar la imagen de una estrella, y luego bloquean la luz estelar. A continuación se analiza cualquier llegada de luz que reste, donde los puntos más brillantes indican un posible planeta.
El año pasado, se instaló el GPI en el Telescopio Gemini del Sur de 8 metros en Chile, y el equipo se dispuso a buscar planetas en órbita alrededor de estrellas jóvenes, identificando casi 100 hasta el momento.
«Este es exactamente el tipo de sistema que imaginamos descubrir cuando diseñamos el GPI», dijo James Graham, profesor de la Universidad de California, Berkeley, y científico del proyecto GPI.
«51 Eri es una de las mejores estrellas para lograr imágenes de planetas jóvenes», dijo el coautor Eric Nielsen, investigador postdoctoral en Stanford y el Instituto SETI. «Es una de las estrellas más jóvenes que esta muy cerca del Sol. 51 Eri nació hace 20 millones de años, 40 millones años después de que los dinosaurios se extinguieron.»
En lo que se refiere al reloj cósmico, 20 millones de años es joven, y eso es exactamente lo que hizo posible la detección directa del planeta. Cuando los planetas se unen, el material que cae en el planeta libera energía y lo calienta. Durante los siguientes cien millones años el planeta irradia esa energía, sobre todo como luz infrarroja.
Una vez que los astrónomos se centraron en la estrella, bloquearon su luz y vieron la luz que se reflejaba en 51 Eridani b, que orbita un poco más lejos de su estrella madre que lo que Saturno lo hace del Sol. La luz del planeta es muy débil —más de 3 millones de veces más débil que su estrella— pero el GPI puede verlo claramente. Las observaciones revelaron que tiene aproximadamente dos veces la masa de Júpiter, la mitad o menos de la masa de los planetas jóvenes descubiertos hasta la fecha.
Además de ser el planeta de menor masa jamás fotografiado, es también uno de los más fríos —800 grados Fahrenheit, mientras que otros están en alrededor de 1.200 F— y cuenta con la señal más fuerte de metano atmosférico de la historia. Los exoplanetas similares a Júpiter anteriores han mostrado sólo rastros débiles de metano, muy diferentes de las pesadas atmósferas de metano de los gigantes gaseosos de nuestro sistema solar.
Todas estas características, dicen los investigadores, apuntan a un planeta que es muy parecido a lo que los modelos sugieren que era Júpiter en su infancia.
«Muchos de los astrónomos de exoplanetas han fotografiado antes atmósferas que se parecen a estrellas muy frías», dijo Macintosh, que dirigió la construcción de GPI y ahora lidera el rastreo de búsqueda de planetas. «Esto se ve como un planeta.»
Por supuesto, no es exactamente como Júpiter —sus 800 ° F de temperatura son suficientes como para derretir plomo— pero hay señales de que se convertirá en una forma familiar.
«En las atmósferas de los fríos planetas gigantes de nuestro sistema solar, el carbono se encuentra como metano, a diferencia de la mayoría de los exoplanetas, donde se ha encontrado carbono en su mayor parte en forma de monóxido de carbono», dijo Mark Marley, un astrofísico en el Centro de Investigación Ames de la NASA. «Dado que la atmósfera de 51 Eri b también es rica en metano, significa que este planeta está bien en camino de convertirse en un primo de nuestro propio Júpiter.»
¿La clave del Sistema Solar?
Además de ampliar el universo de los planetas conocidos, el GPI proporcionará pistas clave sobre cómo se forman los sistemas solares. Los astrónomos creen que los gigantes gaseosos de nuestro sistema solar se formaron al crearse un gran núcleo durante unos pocos millones de años, y luego atrayendo una enorme cantidad de hidrógeno y otros gases para formar una atmósfera.
Pero los exoplanetas similares a Júpiter que se han descubierto hasta el momento son mucho más calientes que lo que han predicho los modelos, dando a entender que podrían haberse formado mucho más rápido, mientras el material colapsa rápidamente para formar un planeta muy caliente. Esta es una diferencia importante. El proceso de núcleo y acumulación también puede formar planetas rocosos como la Tierra; un colapso rápido y caliente sólo podría formar planetas gaseosos gigantes. 51 Eridani b es lo suficientemente joven como para que «recuerde» su formación.
«51 Eri b es el primero lo suficientemente frío y lo suficientemente cerca de la estrella como para haberse formado exactamente a la ‘manera pasada de moda’ «, dice Macintosh. «Este planeta realmente podría haberse formado de la misma manera en que se formó Júpiter; todo el sistema solar podría ser muy similar al nuestro.»
Hay cientos de planetas un poco más grandes que la Tierra allá afuera, dijo Macintosh, pero hasta ahora no hay ninguna manera de saber si la mayor parte de ellos son realmente «súper-Tierras» o micro planetas de gas y hielo como Neptuno, o algo totalmente diferente. El uso de GPI para estudiar los sistemas solares más jóvenes como 51 Eridani, dijo, ayudará a los astrónomos a comprender la formación de nuestros planetas vecinos, y qué tan común es este mecanismo de formación planetaria en todo el universo.
El artículo precedente reproduce los materiales proporcionados por la Universidad de Stanford. El artículo original fue escrito por Bjorn Carey.
Fuente: Science Daily. Aportado por Eduardo J. Carletti
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