Los Astrónomos Descubren El Planeta 51 Similar A Júpiter Eridani B

Los astrónomos descubren el exoplaneta 51 Eridani b, similar a Júpiter

Concepción artística del exoplaneta 51 Eridani b, similar a Júpiter, con las capas calientes de su atmósfera brillando a través de las nubes. Debido a su corta edad, este primo de nuestro propio Júpiter todavía está caliente y lleva información sobre la forma en que se formó hace 20 millones de años. (Imagen: Danielle Futselaar y Franck Marchis)

Usando el Gemini Planet Imager, los astrónomos han descubierto un joven Júpiter -como un planeta que está a 100 años luz de distancia.

Una de las mejores formas de aprender cómo evolucionó nuestro sistema solar es buscar 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 anillo decodificador para comprender cómo se formaron los planetas alrededor de nuestro sol.

El nuevo planeta, llamado 51 Eridani b, es el primero exoplaneta descubierto por Gemini Planet Imager, un nuevo instrumento operado por una colaboración internacional encabezada por Bruce Macintosh, profesor de física en la Universidad de Stanford y miembro del Instituto Kavli de Astrofísica y Cosmología de Partículas. Es un millón de veces más débil que su estrella madre y muestra la firma de metano más fuerte jamás detectada en un planeta alienígena, lo que debería proporcionar pistas adicionales sobre cómo se formó el planeta.

Los resultados se publican en la edición actual de Science.

Una línea de visión clara

El Gemini Planet Imager (GPI) fue diseñado específicamente para descubrir y analizar planetas jóvenes y débiles que orbitan estrellas brillantes. Mientras NASA El observatorio espacial Kepler ha descubierto miles de planetas, lo hace indirectamente al detectar una pérdida de luz estelar cuando un planeta pasa frente a su estrella. En cambio, GPI busca luz del propio planeta.

“Para detectar planetas, Kepler ve su sombra”, dijo Macintosh. “El Gemini Planet Imager, en cambio, ve su brillo, al que nos referimos como imagen directa”.

Los astrónomos usan óptica adaptativa para enfocar la imagen de una estrella y luego bloquear la luz de las estrellas. Luego se analiza cualquier luz entrante restante, y los puntos más brillantes indican un posible planeta.

El año pasado, el GPI se instaló en el Telescopio Gemini Sur de 8 metros en Chile, y el equipo se dispuso a buscar planetas en órbita alrededor de estrellas jóvenes, identificando casi 100 hasta ahora.

“Este es exactamente el tipo de sistema que imaginamos descubrir cuando diseñamos GPI”, dijo James Graham, profesor de la Universidad de California, Berkeley y científico del proyecto para GPI.

“51 Eri es una de las mejores estrellas para obtener imágenes de planetas jóvenes”, dijo el coautor Eric Nielsen, investigador postdoctoral en Stanford y el Instituto SETI. “Es una de las estrellas más jóvenes tan cerca del Sol. 51 Eri nació hace 20 millones de años, 40 millones de años después de la extinción de los dinosaurios “.

En lo que respecta 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 fusionan, el material que cae en el planeta libera energía y la calienta. Durante los próximos cien millones de años, el planeta irradia esa energía, principalmente en forma de luz infrarroja.

Una vez que los astrónomos se enfocaron en la estrella, bloquearon su luz y detectaron luz reflejada en 51 Eridani b, orbitando un poco más lejos de su estrella madre que Saturno hace desde el sol. La luz del planeta es muy débil, más de 3 millones de veces más débil que su estrella, pero GPI puede verla con claridad. Las observaciones revelaron que tiene aproximadamente el doble de 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, también es uno de los más fríos: 800 grados. Fahrenheit , mientras que otros tienen alrededor de 1200 F, y presentan la señal de metano atmosférico más fuerte jamás registrada. Los exoplanetas anteriores similares a Júpiter han mostrado solo débiles rastros de metano, muy diferentes de las atmósferas pesadas 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 exoplanetas que los astrónomos han fotografiado antes tienen atmósferas que parecen estrellas muy frías”, dijo Macintosh, quien dirigió la construcción de GPI y ahora dirige la encuesta de búsqueda de planetas. “Este parece un planeta”.

Por supuesto, no es exactamente como Júpiter, su temperatura de 800 F todavía es lo suficientemente alta como para derretir el plomo, pero hay señales de que evolucionará a una forma familiar.

“En las atmósferas de los planetas gigantes fríos de nuestro sistema solar, el carbono se encuentra como metano, a diferencia de la mayoría de los exoplanetas, donde el carbono se ha encontrado principalmente en forma de monóxido de carbono”, dijo Mark Marley, astrofísico del 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 en camino de convertirse en un primo de nuestro propio Júpiter familiar”.

¿La clave del sistema solar?

Además de expandir el universo de planetas conocidos, 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 construir un gran núcleo durante unos pocos millones de años y luego extraer una gran cantidad de hidrógeno y otros gases para formar una atmósfera.

Pero los exoplanetas similares a Júpiter que se han descubierto hasta ahora son mucho más calientes de lo que los modelos han predicho, lo que sugiere que podrían haberse formado mucho más rápido a medida que el material colapsa rápidamente para crear un planeta muy caliente. Esta es una diferencia importante. El proceso de acumulación del núcleo también puede formar planetas rocosos como la Tierra; un colapso rápido y caliente solo podría hacer planetas gigantes gaseosos. 51 Eridani b es lo suficientemente joven como para “recordar” su formación.

“51 Eri b es el primero que está lo suficientemente frío y lo suficientemente cerca de la estrella como para que se haya formado justo donde está ‘a la antigua’”, dijo Macintosh. “Este planeta realmente podría haberse formado de la misma manera que lo hizo Júpiter; todo el sistema solar podría parecerse mucho al nuestro”.

Hay cientos de planetas un poco más grandes que la Tierra, dijo Macintosh, pero hasta ahora no hay forma de saber si la mayoría de ellos son realmente “super-Tierras” o simplemente planetas de hielo y gas de tamaño micro como Neptuno , o algo completamente diferente. El uso de GPI para estudiar 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 ese mecanismo de formación de planetas en todo el universo.

Copia en PDF del estudio : Descubrimiento y espectroscopia del joven planeta joviano 51 Eri b con el Gemini Planet Imager

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