Subscribe Us

ASTRONOMÍA. Testigos de la formación de un planeta: el Hubble observa cómo crece un exoplaneta gigante

 

Esta ilustración del exoplaneta PDS 70b que se está formando recientemente muestra cómo el material puede caer sobre el mundo gigante a medida que aumenta la masa. Al emplear la sensibilidad a la luz ultravioleta (UV) del Hubble, los investigadores obtuvieron una visión única de la radiación de gas extremadamente caliente que cae sobre el planeta, lo que les permite medir directamente la tasa de crecimiento masivo del planeta por primera vez. El planeta PDS 70b está rodeado por su propio disco de gas y polvo que extrae material del disco circunestelar mucho más grande de este sistema solar. Los investigadores plantean la hipótesis de que las líneas de campo magnético se extienden desde su disco circumplanetario hasta la atmósfera del exoplaneta y canalizan material hacia la superficie del planeta. La ilustración muestra una posible configuración de acreción magnetosférica, pero la geometría detallada del campo magnético requiere un trabajo futuro para sondear. El mundo remoto ya ha aumentado hasta cinco veces la masa de Júpiter durante un período de unos cinco millones de años, pero se prevé que esté en el final de su proceso de formación. PDS 70b orbita la estrella enana naranja PDS 70 aproximadamente a 370 años luz de la Tierra en la constelación de Centauro. Fuente: NASA, ESA, STScI, Joseph Olmsted (STScI)

El exoplaneta PDS 70b está devorando gas y polvo a medida que continúa acumulando masa

¿Alguna vez has hecho un desastre en tu cocina mientras horneabas? En algunos momentos puede parecer que la harina está flotando en el aire, pero una vez que hayas agregado mucha agua y hayas formado la masa, el pan se vuelve más como una bola. Un proceso similar está funcionando en un sistema solar lejano conocido como PDS 70, excepto que la harina y el agua se intercambian por gas y polvo. En el caso del planeta PDS 70b, el gas y el polvo se están introduciendo lentamente a medida que este mundo distante acumula masa durante millones de años.

Los investigadores que utilizaron Hubble midieron directamente la tasa de crecimiento masivo de PDS 70b por primera vez utilizando las sensibilidades ultravioleta únicas del observatorio para capturar la radiación del gas extremadamente caliente que cae sobre el planeta. El enorme mundo del tamaño de Júpiter orbita aproximadamente a la misma distancia que Urano del Sol, aunque se arrastra a través de un lío de gas y polvo a medida que avanza por el sistema solar. El planeta, que comenzó a formarse hace aproximadamente 5 millones de años, puede estar al final de su proceso de formación. Los hallazgos de los investigadores abren una nueva forma de estudiar la formación de planetas que podría ayudar a otros astrónomos que buscan aprender más sobre cómo crecen los planetas gigantes en sistemas solares remotos.


El Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral capturó la primera imagen clara de un planeta en formación, PDS 70b, alrededor de una estrella enana en 2018. El planeta se destaca como un punto brillante a la derecha del centro de la imagen, oscurecido por la máscara del coronógrafo utilizada para bloquear la luz de la estrella central. Fuente: ESO, VLT, André B. Müller (ESO)

El telescopio espacial Hubble de la NASA está dando a los astrónomos una mirada poco común a un planeta del tamaño de Júpiter, aún en formación que está alimentando de material que rodea a una estrella joven.

“Simplemente no sabemos mucho sobre cómo crecen los planetas gigantes”, dijo Brendan Bowler de la Universidad de Texas en Austin. “Este sistema planetario nos da la primera oportunidad de presenciar la caída de material sobre un planeta. Nuestros resultados abren una nueva área para esta investigación ”.

Aunque hasta ahora se han catalogado más de 4.000 exoplanetas, hasta la fecha solo unos 15 han sido captados directamente por telescopios. Y los planetas están tan lejos y son tan pequeños que son simplemente puntos en las mejores fotos. La nueva técnica del equipo para usar el Hubble para obtener imágenes directas de este planeta allana una nueva ruta para futuras investigaciones de exoplanetas, especialmente durante los años de formación de un planeta.

Este enorme exoplaneta, designado PDS 70b, orbita la estrella enana naranja PDS 70, que ya se sabe que tiene dos planetas en formación activa dentro de un enorme disco de polvo y gas que rodea la estrella. El sistema está ubicado a 370 años luz de la Tierra en la constelación de Centauro.

“Este sistema es tan emocionante porque podemos presenciar la formación de un planeta”, dijo Yifan Zhou, también de la Universidad de Texas en Austin. “Este es el planeta genuino más joven que el Hubble jamás haya imaginado directamente”. A sus jóvenes 5 millones de años, el planeta todavía está recolectando material y acumulando masa.

La sensibilidad a la luz ultravioleta (UV) del Hubble ofrece una mirada única a la radiación del gas extremadamente caliente que cae sobre el planeta. "Las observaciones de Hubble nos permitieron estimar qué tan rápido está ganando masa el planeta", agregó Zhou.

Las observaciones del Hubble señalan el planeta PDS 70b. Un coronógrafo en la cámara del Hubble bloquea el resplandor de la estrella central para que el planeta sea observado directamente. Aunque hasta ahora se han catalogado más de 4.000 exoplanetas, hasta la fecha solo unos 15 han sido captados directamente por telescopios. La nueva técnica del equipo para usar el Hubble para obtener imágenes directas de este planeta allana una nueva ruta para futuras investigaciones de exoplanetas, especialmente durante los años de formación de un planeta. Fuente: Joseph DePasquale (STScI)


Las observaciones UV, que se suman al cuerpo de investigación sobre este planeta, permitieron al equipo medir directamente la tasa de crecimiento masivo del planeta por primera vez. El mundo remoto ya ha aumentado hasta cinco veces la masa de Júpiter durante un período de aproximadamente 5 millones de años. La actual tasa de acreción medida ha disminuido hasta el punto en que, si la tasa se mantuviera estable durante otro millón de años, el planeta solo aumentaría aproximadamente una centésima parte adicional de la masa de Júpiter.

Estas observaciones ofrecen información sobre cómo se formaron los planetas gigantes gaseosos alrededor de nuestro sol hace 4.600 millones de años. Júpiter puede haberse acumulado en un disco circundante de material que cae. Sus lunas principales también se habrían formado a partir de las sobras de ese disco.

Un desafío para el equipo fue superar el resplandor de la estrella madre. PDS 70b orbita aproximadamente a la misma distancia que Urano del Sol, pero su estrella es más de 3.000 veces más brillante que el planeta en longitudes de onda ultravioleta. Mientras Zhou procesaba las imágenes, eliminó con mucho cuidado el resplandor de la estrella para dejar atrás solo la luz emitida por el planeta. Al hacerlo, mejoró el límite de cuán cerca puede estar un planeta de su estrella en las observaciones del Hubble en un factor de cinco.

"Treinta y un años después del lanzamiento, todavía estamos encontrando nuevas formas de usar Hubble", agregó Bowler. “La estrategia de observación y la técnica de posprocesamiento de Yifan abrirán nuevas ventanas para estudiar sistemas similares, o incluso el mismo sistema, repetidamente con Hubble. Con observaciones futuras, podríamos descubrir cuándo la mayoría del gas y el polvo cae sobre sus planetas y si lo hace a un ritmo constante ”.

Los resultados de los investigadores se publicaron en abril de 2021 en The Astronomical Journal .

Zhou y Bowler enfatizan que estas observaciones son una sola instantánea en el tiempo: se requieren más datos para determinar si la tasa a la que el planeta agrega masa está aumentando o disminuyendo. "Nuestras mediciones sugieren que el planeta se encuentra en el final de su proceso de formación".

El joven sistema PDS 70 está lleno de un disco primordial de gas y polvo que proporciona combustible para alimentar el crecimiento de los planetas en todo el sistema. El planeta PDS 70b está rodeado por su propio disco de gas y polvo que extrae material del disco circunestelar mucho más grande. Los investigadores plantean la hipótesis de que las líneas de campo magnético se extienden desde su disco circumplanetario hasta la atmósfera del exoplaneta y canalizan material hacia la superficie del planeta.

Fuente: “Hubble Space Telescope UV and Hα Measurements of the Accretion Excess Emission from the Young Giant Planet PDS 70 b” by Yifan Zhou, Brendan P. Bowler, Kevin R. Wagner, Glenn Schneider, Dániel Apai, Adam L. Kraus, Laird M. Close, Gregory J. Herczeg and Min Fang, 29 April 2021, The Astronomical JournalDOI: 10.3847/1538-3881/abeb7a

El telescopio espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la NASA y la ESA (Agencia Espacial Europea). El Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, administra el telescopio. El Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial (STScI) en Baltimore, Maryland, lleva a cabo las operaciones científicas del Hubble. STScI es operado para la NASA por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía en Washington, DC.

PUBLICIDAD

Publicar un comentario

0 Comentarios