Exoplaneta capturado en plena marcha

Por primera vez, los astrónomos han sido capaces de seguir directamente el movimiento de un exoplaneta desplazándose desde un lugar a otro de su estrella anfitriona. El planeta posee la órbita más corta conocida hasta ahora de exoplanetas fotografiados directamente, con una distancia a su estrella similar a la que existe entre Saturno y el Sol. Los científicos creen que se puede haber formado de manera similar a los planetas gigantes del Sistema Solar. Debido a que la estrella es muy joven, el descubrimiento prueba que los planetas gaseosos pueden formarse al interior de discos en sólo unos pocos millones de años, un breve tiempo en términos cósmicos.

Planeta alrededor de Beta Pictoris. Crédito: ESO / A.-M. Lagrange

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Con una edad de tan sólo 12 millones de años, menos de tres milésimas partes de la edad del Sol, Beta Pictoris es un 75% más masiva que nuestro astro. Se encuentra a unos 60 años-luz de distancia en la constelación de Pictor (el Pintor) y es uno de los ejemplos más conocidos de una estrella rodeada por un disco de escombros y polvo [1]. Observaciones anteriores mostraron un pliegue en el disco, un disco secundario inclinado y cometas cayendo hacia la estrella. “Esas fueron señales indirectas pero reveladoras que sugieren fuertemente la presencia de un planeta masivo, y nuestras nuevas observaciones prueban definitivamente esto”, dice la líder del grupo Anne-Marie Lagrange. “Debido a que la estrella es tan joven, nuestros resultados prueban que los planetas gigantes pueden formarse en discos en períodos de tiempo tan cortos como unos pocos millones de años”.

Observaciones recientes han mostrado que los discos alrededor de estrellas jóvenes se dispersan en unos pocos millones de años y que la formación de planetas gigantes debe ocurrir más rápido de lo que antes se pensaba. Beta Pictoris es ahora una prueba clara de que esto es realmente posible.

El equipo usó el instrumento NAOS-CONICA (o NACO [2]) instalado en uno de los telescopios de 8,2 metros del Very Large Telescope (VLT) de ESO, para estudiar los alrededores inmediatos de Beta Pictoris en 2003, 2008 y 2009. En 2003 fue observada una débil fuente dentro del disco (ver comunicado de ESO), pero era imposible excluir la remota probabilidad de que se tratase de una estrella ubicada en segundo plano. En nuevas imágenes captadas en 2008 y en la primavera de 2009 ¡la fuente había desaparecido! Las observaciones más recientes, realizadas durante el otoño de 2009, revelaron al objeto al otro lado del disco después de haberse escondido durante un tiempo ya sea atrás o delante de la estrella (en cuyo caso está escondido en el brillo de la estrella). Ello confirmó que la fuente era efectivamente un exoplaneta y que estaba orbitando a su estrella anfitriona. También permitió dimensionar el tamaño de su órbita alrededor de la estrella.

En total existen aproximadamente diez imágenes de exoplanetas, y el planeta alrededor de Beta Pictoris (designado como “Beta Pictoris b”) posee la órbita más pequeña de todos los que se conocen hasta ahora. Se ubica a una distancia de 8 a 15 Unidades Astronómicas (UA) –una UA es la distancia entre la Tierra y el Sol-, lo que más o menos equivale a la distancia que existe entre Saturno y el Sol. “El corto período del planeta nos permitirá registrar la órbita completa en quizás 15 a 20 años, y posteriores estudios de Beta Pictoris b proporcionarán una comprensión invaluable de la física y química de la atmósfera de un planeta joven y gigante”, indica el estudiante e investigador Mickael Bonnefoy.

El planeta tiene una masa cercana a nueve veces la de Júpiter y tanto su masa como su ubicación son las correctas para explicar la curva observada en las partes internas del disco. El descubrimiento por tanto ostenta alguna similitud con la predicción de la existencia de Neptuno por parte de los astrónomos Adams y Le Verrier en el siglo XIX, basados en observaciones de la órbita de Urano.

“Junto a los planetas descubiertos alrededor de las estrellas jóvenes y masivas Fomalhaut y HR8799, la existencia de Beta Pictortis b sugiere que los súper Júpiter pueden ser consecuencia de la formación planetaria alrededor de estrellas más masivas”, explica Gael Chauvin, miembro del equipo.

Tales planetas perturban los discos alrededor de sus estrellas creando estructuras que debieran ser rápidamente observables con ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), el telescopio revolucionario que ESO está construyendo junto a sus socios internacionales.

Otros pocos candidatos planetarios han sido fotografiados, pero todos están ubicados más lejos de su estrella anfitriona que Beta Pictoris b. Si se encontrasen en el Sistema Solar, todos estarían cerca o más allá de la órbita del planeta más lejano: Neptuno. Los procesos de formación de estos planetas distantes parecen ser bastante diferentes a los de nuestro Sistema Solar y Beta Pictoris.

“Las recientes imágenes directas de exoplanetas –muchas obtenidas con el VLT- ilustran la diversidad de sistemas planetarios”, señala Lagrange. “Entre ellos, Beta Pictoris b es el caso más promisorio de un planeta que puede haberse formado de la misma manera que los planetas gigantes de nuestro Sistema Solar”.

Nota

[1] Los discos de escombros están compuestos de polvo dejado por las colisiones entre cuerpos mayores, tales como embriones planetarios o asteroides. Son versiones más grandes de la franja zodiacal de polvo de nuestro Sistema Solar. El disco alrededor de Beta Pictoris fue el primero en ser fotografiado y ahora se sabe que alcanza una extensión de unas mil veces la distancia entre la Tierra y el Sol.

[2] NACO es un instrumento de óptica adaptativa instalado en el Very Large Telescope de ESO, en Chile. Gracias a la óptica adaptativa los astrónomos pueden evitar la mayor parte del efecto distorsionador generado por la atmósfera y obtener imágenes muy precisas.

Información adicional

Esta investigación fue presentada en un artículo que aparecerá esta semana en la revista Science (“Un planeta gigante fotografiado en el disco de la estrella joven Beta Pictoris”, por A..-M.Lagrange y otros).

El equipo está compuesto por A.-M. Lagrange, M. Bonnefoy, G. Chauvin, D. Ehrenreich y D. Mouillet (Laboratorio de Astrofísica del Observatorio de Grenoble, Universidad Joseph Fourier, CNRS, Francia), D. Apai (Space Telescope Science Institute, Baltimore, Estados Unidos), A. Boccaletti, D. Gratadour, D. Rouan y S. Lacour (LESIA, Observatorio de París-Meudon, Francia), y M. Kasper (ESO).

ESO, el Observatorio Europeo Austral, es la principal organización astronómica intergubernamental en Europa y el observatorio astronómico más productivo del mundo. Es apoyado por 14 países: Alemania, Austria, Bélgica, Dinamarca, España, Finlandia, Francia, Holanda, Italia, Portugal, el Reino Unido, República Checa, Suecia y Suiza. ESO desarrolla un ambicioso programa enfocado en el diseño, construcción y operación de poderosas instalaciones de observación terrestres que permiten a los astrónomos hacer importantes descubrimientos científicos. ESO también cumple un rol principal en promover y organizar la cooperación en investigación astronómica. ESO opera tres sitios únicos de observación de clase mundial en Chile: La Silla, Paranal y Chajnantor. En Paranal, ESO opera el Very Large Telescope, el observatorio óptico más avanzado del mundo. ESO es el socio europeo de un revolucionario telescopio, ALMA, el proyecto astronómico más grande en desarrollo. ESO está actualmente planificando un European Extremely Large Telescope, el E-ELT, telescopio óptico y de infrarrojo cercano de 42 metros de diámetro, que llegará a ser “el ojo más grande del mundo en el cielo”.

Enlaces
• Artículo de la investigación
• Más información: Kit de prensa sobre exoplanetas (en inglés)

Enlace original: http://www.eso.cl/publicos/noticia_2010jun10.php