Cuatro exoplanetas han sido observados de forma directa por primera vez

Ubicado a unos 129 años luz de la Tierra en la dirección de la constelación Pegasus se encuentra un sistema solar relativamente joven llamado HR 8799. A partir de 2008, cuatro exoplanetas en órbita fueron descubiertos en este sistema que, junto con el exoplaneta Formalhaut b, fueron los primeros en ser confirmados mediante la técnica de imagen directa. Y con el tiempo, los astrónomos han llegado a creer que estos cuatro planetas están en resonancia entre sí.

En este caso, los cuatro planetas orbitan su estrella con una resonancia 1: 2: 4: 8, lo que significa que el período orbital de cada planeta está en una relación casi precisa con los otros en el sistema. Se trata de un fenómeno relativamente único, que inspiró a Jason Wang, un estudiante graduado de Berkeley patrocinado por la NASA para la ciencia del sistema de exoplanetas (NExSS), para producir un video que ilustra su danza orbital.

Usando imágenes obtenidas por el W.M. Keck durante un período de siete años, el video de Wang ofrece una visión de estos cuatro exoplanetas en movimiento. Como se puede ver a continuación, la estrella central está oscurecida para que pueda verse la luz que se refleja fuera de sus planetas. Y mientras que no se muestra los planetas completando un período orbital completo (que tomaría décadas e incluso siglos) ilustra maravillosamente la resonancia que existe entre los cuatro planetas de la estrella.

Las imágenes de los cuatro exoplanetas fueron capturadas originalmente por el Dr. Christian Marois del Instituto de Astrofísica de Herzberg del Consejo Nacional de Investigación de Canadá. Fue en 2008 que Marois y sus colegas descubrieron los tres primeros planetas de HR 8799 – HR 8799 b, c y d – usando la técnica de imagen directa. Alrededor del mismo tiempo, un equipo de UC Berkeley anunció el descubrimiento de Fomalhaut b, también usando imágenes directas.

Estos planetas se determinaron que eran gigantes gaseosos de tamaño y masa similares, con entre 1,2 y 1,3 veces el tamaño de Júpiter, y de 7 a 10 veces su masa. En el momento de su descubrimiento, HR 8799 d se cree que es el planeta más cercano a su estrella, a una distancia de alrededor de 27 Unidades Astronómicas (UA), mientras que los otros dos orbitan a distancias de aproximadamente 42 y 68 UA, respectivamente.

Fue sólo después de que el equipo se diera cuenta de que los planetas ya habían sido observados en 1998. En aquel entonces, la cámara infrarroja cercana al telescopio espacial Hubble y el Espectrómetro de Objetos Múltiples (NICMOS) habían obtenido luz del sistema que indicaba la presencia de planetas. Sin embargo, esto no quedó claro hasta después de que se hubiera instalado una nueva tecnología de procesamiento de imágenes. Por lo tanto, el “pre-descubrimiento” pasó desapercibido.

Otras observaciones en 2009 y 2010 revelaron la existencia del cuarto planeta – HR 8799 e – que tenía una órbita colocándola dentro de las otras tres. Aun así, este planeta está quince veces más lejos de su estrella que la Tierra del Sol, lo que da como resultado un período orbital de unos 18.000 días (49 años). Los otros toman alrededor de 112, 225 y 450 años (respectivamente) para completar una órbita de HR 8799.

Además, el video llama la atención sobre el sistema estelar ya presenta algunas oportunidades únicas para la investigación de exoplanetas. HR 8799 fue el primer sistema multi-planetario a ser directamente observado por los astrónomos donde han podido observar directamente las órbitas de los cuatro planetas, observar sus interacciones dinámicas, y determinar cómo llegaron a su configuración actual.

Los astrónomos también podrán tomar espectros de las atmósferas de estos planetas para estudiar su composición, y comparar esto con los gigantes de gas de nuestro propio Sistema Solar. Y como el sistema es muy joven (sólo 40 millones de años), pueden decirnos mucho sobre el proceso de formación de los planetas. Por último, pero no menos importante, sus grandes órbitas (una necesidad dada su tamaño) podría significar que el sistema es menos estable.

En el futuro, los astrónomos estarán observando para ver si algún planeta se expulsa del sistema.

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