Nuevas fotos muestran un cuarto planeta en una versión gigante de nuestro Sistema Solar

Los astrónomos han descubierto un cuarto planeta gigante, que se agrega a otros tres que en 2008 fueron sujetos en las primeras imágenes de la historia de un sistema planetario orbitando otra estrella que no sea nuestro Sol

Este sistema solar, descubierto por un equipo del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore y el Instituto de Astrofísica Herzberg del Consejo Nacional de Investigaciones de Canadá (NRC), con colaboradores de la Universidad de California, Los Ángeles y el Observatorio Lowell, orbita alrededor de una polvorienta joven estrella llamada HR8799, que está a 129 años luz de distancia. Los cuatro planetas tienen de más o menos cinco a siete veces la masa de Júpiter.

El mismo equipo de investigación ha descubierto ahora un cuarto planeta que tiene alrededor de siete veces la masa de Júpiter. Utilizando la óptica adaptativa de alto contraste en el infrarrojo cercano del telescopio Keck II en Hawai, los astrónomos tomaron imagen del cuarto planeta (denominado HR8799e) en 2009, han y confirmado su existencia y la órbita en 2010.

La investigación aparece en la edición del 08 de diciembre de la revista Nature.

Representación esquemática del sistema HR8799 en comparación con nuestro propio sistema solar, mostrando los cuatro planetas HR8799 y Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno en nuestro Sistema Solar. Las observaciones infrarrojas realizadas por los telescopios espaciales han demostrado que el sistema HR8799 tiene un cinturón masivo de asteroides, miles de veces más denso que el nuestro, que se forma por la gravedad de HR8799e, de la misma manera que Júpiter da forma a nuestra cinturón de asteroides, y un cinturón exterior de cometas residuos similares, pero mucho más masivo que nuestro cinturón de Kuiper. Crédito: NRC-EIS, Marois cristiano, y el W.M. Observatorio Keck

«Las imágenes de este nuevo planeta interior en el sistema es la culminación de 10 años de innovación, haciendo progresos constantes para optimizar cada paso de observación y de análisis que permiten la detección de planetas situados cada vez más cerca de sus estrellas», dijo Christian Marois, ex post-doctorado de LLNL, ahora en NRC, y primer autor del nuevo documento.

Si este planeta recién descubierto se encontrase en órbita alrededor de nuestro Sol, se situaría entre Saturno y Urano. Con cerca de 30 millones de años de existencia, esta versión gigante de nuestro Sistema Solar es joven en comparación con el nuestro, que tiene cerca de 4.600 millones de años.

Aunque el sistema es muy parecida al nuestro, es mucho más extremo: la masa combinada de los cuatro planetas gigantes puede ser 20 veces mayor, y los cinturones de asteroides y cometas son densos y turbulento. De hecho, los planetas masivos se tironean uno al otro por gravedad, y el sistema puede estar a punto de desmoronarse.

Los científicos de Lawrence Livermore simularon millones de años de evolución del sistema, y demostraron que para haber sobrevivido todo este tiempo, los tres planetas interiores pueden tener que orbitar como un reloj, con el nuevo planeta girando alrededor de la estrella exactamente cuatro veces mientras el segundo planeta completa dos órbitas, en el exacto tiempo que el planeta exterior tarda para completar una. Este comportamiento se observó por primera vez en las lunas de Júpiter, pero nunca antes se había visto a esta escala.

El estudio de las órbitas del planeta, también le ayudará a calcular sus masas. «Nuestras simulaciones muestran que si los objetos no fuesen planetas supermasivos, sino enanas marrones, el sistema se hubiese desmoronado ya», dijo Quinn Konopacky, un investigador postdoctoral en el Instituto de Geofísica y Física Planetaria del LLNL y autor de referencia del documento . (Las enanas marrones son estrellas fallidas, con demasiado poca masa como para mantener la fusión del hidrógeno estable, pero más grandes que los planetas.)

Imagen infrarroja del sistema planetario HR8799. Esta imagen muestra el planeta HR8799b (cinco veces la masa de Júpiter), HR8799c y HR8799d (siete veces la masa de Júpiter) y el nuevo planeta HR8799e. Las flechas indican el movimiento previsto de los planetas en los próximos 10 años. La barra de escala en la parte inferior izquierda muestra 20 unidades astronómicas (UA), casi igual al radio de la órbita de Urano. Crédito: NRC-EIS, Marois cristiano, y el W.M. Observatorio Keck

«La implicación es que en verdad hemos encontrado un sistema nuevo y único de planetas. No sabemos todavía si el sistema duraráq miles de millones de años, o se desmoronará en unos cuantos millones más. Cuando los astrónomos hayan seguido cuidadosamente los planetas de HR8799 durante las próximas décadas, la cuestión de hasta qué punto sus órbitas son estables podría llegar a ser mucho más clara.»

El origen de estos cuatro planetas gigantes sigue siendo un rompecabezas. Tampoco sigue el modelo de «acreción del núcleo», en el que los planetas se forman gradualmente cerca de las estrellas donde el polvo y el gas son espesos, o el modelo de la «fragmentación del disco», en el que un disco de turbulenta formación planetaria se enfría rápidamente y colapsa en sus bordes. Bruce Macintosh, un científico senior de LLNL e investigador principal para el programa del Observatorio Keck, dijo: «No hay ningún modelo simple que pueda hacer que los cuatro planetas estén en su ubicación actual, es un desafío para nuestros colegas teóricos..»

Las observaciones anteriores habían demostrado la evidencia de un polvoriento cinturón de asteroides que orbitan cerca de la estrella. Ahora la gravedad del nuevo planeta ayuda a explicar la ubicación de los asteroides, limitando sus órbitas como Júpiter en nuestro Sistema Solar. «Además de tener cuatro planetas gigantes, ambos sistemas también contienen dos de los llamados «cinturones de escombros», compuestos de rocas pequeñas y/o objetos helados junto con un montón de diminutas partículas de polvo, similar a los cinturones de asteroides y de Kuiper, de cometas, en nuestro Sistema solar», señaló el coautor Ben Zuckerman, profesor de física y astronomía en UCLA.

«Imágenes como estas llevan al campo de los exoplanetas a la era de la caracterización», dijo Travis Barman, un teórico del Observatorio Lowell exoplaneta y co-autor del documento actual. «Los astrónomos pueden examinar directamente las propiedades de la atmósfera de los cuatro planetas gigantes orbitando otra estrella, que son todos los mismos jóvenes y que se formaron a partir de los mismos materiales de construcción.»

«Creo que hay una probabilidad muy alta de que haya más planetas en el sistema, que no podemos detectar todavía», dijo Macintosh. «Una de las cosas que distingue a este sistema de los de la mayoría de los planetas extrasolares que ya se conocen es que HR8799 tiene sus planetas gigantes en la parte externa —como en nuestro Sistema Solar— y de este modo tiene «espacio» para pequeños planetas terrestres —algo que queda mucho más allá de nuestra capacidad actual de observación— en las partes internas »

Un equipo dirigido por Macintosh está construyendo el Gemini Planet Imager, un nuevo sistema que va a ser de hasta 100 veces más sensible que los instrumentos actuales y será capaz de obtener imágenes de planetas similares a nuestro Júpiter alrededor de estrellas cercanas.

«Es increíble lo lejos que hemos llegado en pocos años», dijo Macintosh. «En 2007, cuando vimos por primera vez el sistema, apenas podíamos ver a dos planetas más allá del equivalente de la órbita de Plutón Ahora estamos tomando imagen de un cuarto planeta casi donde está Saturno en nuestro Sistema Solar. Es un paso más al objetivo final —que queda aún a más de una década— de tomar una imagen que muestre otro planeta como la Tierra».

Fuente: Lawrence Livermore National Laboratory. Aportado por Eduardo J. Carletti


Más información: