Un trabajo de investigación de un equipo internacional de astrónomos [2] proporciona argumentos sólidos a favor, pero la respuesta definitiva ahora está a la espera de nuevas observaciones.
En varias ocasiones durante los últimos años, las imágenes astronómicas revelaron objetos débiles, vistos cerca de estrellas mucho más brillantes. Se ha pensado que algunos de estos son los de los exoplanetas en órbita, pero después de más estudios, ninguno de ellos pudo resistir la prueba real. Algunos resultaron ser débiles compañeros estelares, otros eran estrellas de fondo completamente ajenas. Este bien puede ser diferente.
En abril de este año, el equipo de astrónomos europeos y estadounidenses detectó un punto de luz débil y muy rojo muy cerca (a una distancia angular de 0,8 segundos de arco) de un objeto enano marrón, designado 2MASSWJ1207334-393254. También conocida como "2M1207", esta es una "estrella fallida", es decir, un cuerpo demasiado pequeño para que los principales procesos de fusión nuclear se hayan encendido en su interior y ahora produzcan energía por contracción. Es miembro de la asociación estelar TW Hydrae ubicada a una distancia de unos 230 años luz. El descubrimiento se realizó con la instalación NACO compatible con óptica adaptativa [3] en el telescopio VLT Yepun de 8,2 m en el Observatorio Paranal de ESO (Chile).
El objeto débil es más de 100 veces más débil que 2M1207 y su espectro infrarrojo cercano fue obtenido con grandes esfuerzos en junio de 2004 por NACO, en el límite técnico de la poderosa instalación. Este espectro muestra las firmas de las moléculas de agua y confirma que el objeto debe ser relativamente pequeño y ligero.
Ninguna de las observaciones disponibles contradice que puede ser un exoplaneta en órbita alrededor de 2M1207. Teniendo en cuenta los colores infrarrojos y los datos espectrales, los cálculos del modelo evolutivo apuntan a un planeta de 5 masas de Júpiter en órbita alrededor de 2M1207. Aún así, todavía no permiten una decisión clara sobre la naturaleza real de este objeto intrigante. Por lo tanto, los astrónomos se refieren a él como un "Compañero Candidato de Planeta Gigante (GPCC)" [4].
Ahora se harán observaciones para determinar si el movimiento en el cielo de GPCC es compatible con el de un planeta que orbita 2M1207. Esto debería hacerse evidente dentro de 1-2 años como máximo.
Solo una mota de luz
Desde 1998, un equipo de astrónomos europeos y estadounidenses [2] está estudiando el entorno de "asociaciones estelares" jóvenes y cercanas, es decir, grandes conglomerados de estrellas en su mayoría jóvenes y las nubes de polvo y gas de las que se formaron recientemente.
Las estrellas en estas asociaciones son objetivos ideales para la imagen directa de compañeros subestelares (planetas u objetos enanos marrones). El líder del equipo, el astrónomo de ESO Gael Chauvin, señala que "cualquiera que sea su naturaleza, los objetos subestelares son mucho más calientes y brillantes cuando son jóvenes, decenas de millones de años, y por lo tanto pueden detectarse más fácilmente que los objetos más antiguos de masa similar".
El equipo se centró especialmente en el estudio de la Asociación TW Hydrae. Se encuentra en la dirección de la constelación Hydra (The Water-Snake) en el fondo del cielo del sur, a una distancia de unos 230 años luz. Para esto, utilizaron la instalación NACO [3] en el telescopio VLT Yepun de 8.2 m, uno de los cuatro telescopios gigantes en el Observatorio Paranal de ESO en el norte de Chile. La óptica adaptativa (AO) del instrumento supera la distorsión inducida por la turbulencia atmosférica, produciendo imágenes de infrarrojo cercano extremadamente nítidas. El sensor de frente de onda infrarrojo fue un componente esencial del sistema AO para el éxito de estas observaciones. Este instrumento único detecta la deformación de la imagen del infrarrojo cercano, es decir, en una región de longitud de onda donde los objetos como 2M1207 (ver más abajo) son mucho más brillantes que en el rango visible.
La Asociación TW Hydrae contiene una estrella con una compañera enana marrón en órbita, aproximadamente 20 veces la masa de Júpiter, y cuatro estrellas rodeadas de polvorientos discos protoplanetarios. Los objetos enanos marrones son "estrellas fallidas", es decir, cuerpos demasiado pequeños para que los procesos nucleares se hayan encendido en su interior y ahora produzcan energía por contracción. Casi no emiten luz visible. Al igual que el Sol y los planetas gigantes del sistema solar, están compuestos principalmente de gas hidrógeno, tal vez con remolinos de nubes.
En una serie de exposiciones realizadas a través de diferentes filtros ópticos, los astrónomos descubrieron una pequeña mancha roja de luz, solo 0.8 segundos de arco del objeto enano marrón 2MASSWJ1207334-393254 de la Asociación TW Hydrae, o simplemente "2M1207", cf. Foto PR 26a / 04. La imagen débil es más de 100 veces más tenue que la de 2M1207. "Si estas imágenes se hubieran obtenido sin una óptica adaptativa, ese objeto no se habría visto", dice Gael Chauvin.
Christophe Dumas, otro miembro del equipo, está entusiasmado: “La emoción de ver esta débil fuente de luz en tiempo real en la pantalla del instrumento fue increíble. Aunque seguramente es mucho más grande que un objeto de tamaño terrestre, es una sensación extraña que de hecho puede ser el primer sistema planetario más allá de nuestra propia imagen ".
¿Exoplaneta o enana marrón?
¿Cuál es la naturaleza de este objeto débil [4]? ¿Podría ser un exoplaneta en órbita alrededor de ese joven objeto enano marrón a una distancia proyectada de aproximadamente 8,250 millones de km (aproximadamente el doble de la distancia entre el Sol y Neptuno)?
"Si el compañero candidato de 2M1207 es realmente un planeta, esta sería la primera vez que se toma una imagen de un exoplaneta unido gravitacionalmente alrededor de una estrella o una enana marrón", dice Benjamin Zuckerman de UCLA, miembro del equipo y también de Astrobiology de la NASA. Instituto.
Mediante el uso de espectroscopía de alta resolución angular con la instalación NACO, el equipo ha confirmado el estado subestelar de este objeto, ahora conocido como el "Compañero Candidato del Planeta Gigante (GPCC)", al identificar amplias absorciones de la banda de agua en su atmósfera, cf . Foto PR 26b / 04.
El espectro de un planeta joven y cálido, como puede ser el GPCC, tendrá fuertes similitudes con un objeto más viejo y masivo como una enana marrón. Sin embargo, cuando se enfría después de unas pocas decenas de millones de años, dicho objeto mostrará las firmas espectrales de un planeta gaseoso gigante como los de nuestro propio sistema solar.
Aunque el espectro de GPCC es bastante "ruidoso" debido a su debilidad, el equipo pudo asignarle una caracterización espectral que excluye una posible contaminación por objetos extragalácticos o estrellas frías de tipo tardío con un exceso infrarrojo anormal, ubicado más allá del enana marrón
Después de un estudio muy cuidadoso de todas las opciones, el equipo descubrió que, aunque esto es estadísticamente muy improbable, la posibilidad de que este objeto pueda ser una enana marrón fría más antigua y masiva, en primer plano o de fondo, no se puede excluir por completo. El análisis detallado relacionado está disponible en el trabajo de investigación resultante que ha sido aceptado para su publicación en la revista europea Astronomy & Astrophysics (ver más abajo).
Trascendencia
La enana marrón 2M1207 tiene aproximadamente 25 veces la masa de Júpiter y, por lo tanto, es aproximadamente 42 veces más ligera que el Sol. Como miembro de la Asociación TW Hydrae, tiene aproximadamente ocho millones de años.
Debido a que nuestro sistema solar tiene 4.600 millones de años, no hay forma de medir directamente cómo se formaron la Tierra y otros planetas durante las primeras decenas de millones de años después de la formación del Sol. Pero, si los astrónomos pueden estudiar la vecindad de estrellas jóvenes que ahora tienen solo decenas de millones de años, entonces al presenciar una variedad de sistemas planetarios que ahora se están formando, podrán comprender con mucha más precisión nuestros propios orígenes distantes.
Anne-Marie Lagrange, miembro del equipo del Observatorio de Grenoble (Francia), mira hacia el futuro: “Nuestro descubrimiento representa un primer paso para abrir un campo completamente nuevo en astrofísica: el estudio por imágenes y el estudio espectroscópico de sistemas planetarios. Tales estudios permitirán a los astrónomos caracterizar la estructura física y la composición química de planetas gigantes y, eventualmente, terrestres ".
Observaciones de seguimiento
Teniendo en cuenta los colores infrarrojos y los datos espectrales disponibles para GPCC, los cálculos del modelo evolutivo apuntan a un planeta de 5 masas de júpiter, aproximadamente 55 veces más distante de 2M1207 que la Tierra del Sol (55 UA). La temperatura de la superficie parece ser aproximadamente 10 veces más caliente que Júpiter, aproximadamente 1000 ° C; Esto se explica fácilmente por la cantidad de energía que debe liberarse durante la tasa actual de contracción de este objeto joven (de hecho, el planeta gigante mucho más antiguo Júpiter todavía está produciendo energía en su interior).
Los astrónomos ahora continuarán su investigación para confirmar o negar si de hecho han descubierto un exoplaneta. En los próximos años, esperan establecer sin lugar a dudas si el objeto es en realidad un planeta en órbita alrededor de la enana marrón 2M1207 observando cómo se mueven los dos objetos a través del espacio y para saber si se mueven juntos o no. También medirán el brillo del GPCC a múltiples longitudes de onda y se pueden intentar más observaciones espectrales.
No hay duda de que los programas futuros para obtener imágenes de exoplanetas alrededor de estrellas cercanas, ya sea desde el suelo con telescopios extremadamente grandes equipados con una óptica adaptativa especialmente diseñada, o desde el espacio con telescopios especiales de búsqueda de planetas, se beneficiarán en gran medida de los logros tecnológicos actuales.
Más información
Los resultados presentados en este comunicado de prensa de ESO se basan en un trabajo de investigación ("Un candidato a planeta gigante cerca de una joven enana marrón" de G. Chauvin et al.) Que ha sido aceptado para su publicación y pronto aparecerá en la revista de investigación líder " Astronomía y Astrofísica ". Una preimpresión está disponible aquí.
Notas
[1]: Este comunicado de prensa es emitido simultáneamente por ESO y CNRS (en francés).
[2]: El equipo está formado por Gael Chauvin y Christophe Dumas (ESO-Chile), Anne-Marie Lagrange y Jean-Luc Beuzit (LAOG, Grenoble, Francia), Benjamin Zuckerman e Inseok Song (UCLA, Los Ángeles, EE. UU.), David Mouillet (LAOMP, Tarbes, Francia) y Patrick Lowrance (IPAC, Pasadena, EE. UU.). Los miembros estadounidenses del equipo reconocen la financiación en parte del Instituto de Astrobiología de la NASA.
[3]: La instalación NACO (del sistema de óptica adaptativa NAOS / Nasmyth y CONICA / Imager and Near Infrared Imager and Spectrograph) en el telescopio VLT Yepun de 8.2 m en Paranal ofrece la capacidad de producir imágenes de objetos astronómicos de infrarrojo cercano limitadas por difracción . Detecta la radiación en esta región de longitud de onda con el dicroico N90C10; El 90 por ciento del flujo se transmite al sensor de frente de onda y el 10 por ciento a la cámara de infrarrojo cercano CONICA. Este modo es particularmente útil para obtener imágenes nítidas de objetos estelares o subestelares rojos y de muy baja masa. El Corrector de Óptica Adaptativa (NAOS) fue construido, bajo un contrato de ESO, por la Oficina Nacional de Estudios y Estudios Internacionales (ONERA), Laboratorio de Astrofísica de Grenoble (LAOG) y los laboratorios LESIA y GEPI del Observatorio de París en Francia, en colaboración con ESO. La cámara CONICA fue construida, bajo un contrato de ESO, por el Max-Planck-Institut f? R Astronomie (MPIA) (Heidelberg) y el Max-Planck Institut f? R extraterrestrische Physik (MPE) (Garching) en Alemania, en colaboración con ESO
[4]: ¿Cuál es la diferencia entre una pequeña enana marrón y un exoplaneta? La línea fronteriza entre los dos todavía se está investigando, pero parece que un objeto enano marrón se forma de la misma manera que las estrellas, es decir, por contracción en una nube interestelar, mientras que los planetas se forman dentro de discos circunestelares estables mediante colisión / acreción de planetesimales o disco inestabilidades Esto implica que las enanas marrones se forman más rápido (menos de 1 millón de años) que los planetas (~ 10 millones de años). Otra forma de separar los dos tipos de objetos es por masa (como esto también se hace entre enanas marrones y estrellas): los planetas (gigantes) son más ligeros que alrededor de 13 masas de júpiter (la masa crítica necesaria para encender la fusión de deuterio), enanas marrones son más pesados Desafortunadamente, la primera definición no se puede usar en la práctica, por ejemplo, cuando se detecta un compañero débil como en el presente caso, ya que las observaciones no proporcionan información sobre la forma en que se formó el objeto. Por el contrario, el criterio de masa anterior es útil en el sentido de que la espectroscopía y la astrometría de un objeto débil, junto con los modelos evolutivos apropiados, pueden revelar la masa y, por lo tanto, la naturaleza del objeto.
Fuente original: Comunicado de prensa de ESO
