Por Jérôme Bouvier & Rajeev Manick
Nuestra capacidad para detectar planetas fuera de nuestro Sistema Solar sigue mejorando. Así, los
astrofísicos son ahora capaces de detectar exoplanetas aún envueltos en la nube de polvo que los vio nacer, justo después de su formación. Este es el caso de este descubrimiento: un planeta muy joven que orbita muy cerca de su estrella.
Alrededor de una estrella de solo 2 millones de años, los astrofísicos pudieron detectar la presencia de un planeta recién formado que orbita muy cerca de su sol. NASA/JPL-Caltech, adaptado por Kritish Kariman
La búsqueda de
exoplanetas, planetas que orbitan otras estrellas distintas a nuestro Sol, constituye uno de los principales desafíos de la astrofísica contemporánea. Se acaba de dar un nuevo paso con la
detección de un planeta naciente en órbita cercana alrededor de una estrella joven. Se trata hasta la fecha del sistema más joven y compacto detectado en el mismo momento de su formación, abriendo una nueva ventana sobre el origen de los sistemas exoplanetarios.
En 1995, Michel Mayor y Didier Queloz detectaron en el Observatorio de Alta Provenza el primer exoplaneta en órbita alrededor de una estrella similar al Sol: 51 Pegasi b. El Premio Nobel que ambos astrónomos suizos recibieron en 2019 subraya la importancia de este descubrimiento, que ofrece nuevas perspectivas sobre nuestros orígenes y la posibilidad de vida en otros lugares.
Desde entonces, toda una rama de la investigación astrofísica se dedica a la búsqueda de exomundos.
Cerca de 7.000 exoplanetas se han enumerado hasta hoy alrededor de estrellas ubicadas en nuestra región de la Galaxia. Por extrapolación, se estima que casi todas las estrellas de la Galaxia poseen uno o varios planetas.
Rastrear el nacimiento de los planetas
Durante la última década, el
telescopio espacial Kepler de la NASA ha cumplido su misión más allá de las expectativas: por sí solo ha detectado varios miles de planetas, revelando la arquitectura de los sistemas exoplanetarios. Comparados con nuestro Sistema Solar, que consta de cuatro planetas rocosos internos y cuatro planetas gaseosos externos, la mayoría de los sistemas extrasolares parecen mucho más compactos.
Modelo del telescopio espacial Kepler. NASA/Wikimedia
Los sistemas exoplanetarios generalmente albergan planetas del tipo super-Tierras (entre 1,2 y 3,5 veces el tamaño de la Tierra) y mini-Neptunos (hasta 7 u 8 veces el tamaño de la Tierra), en órbitas muy cercanas a su estrella, a menudo más cerca que la órbita de Mercurio alrededor del Sol (alrededor de 60 millones de kilómetros). Tal es el caso de los exoplanetas Trappist-1. Para comprender mejor el origen de estos sistemas, es necesario intentar detectarlos en el mismo momento de su nacimiento.
El objetivo del proyecto europeo
SPIDI que llevamos a cabo en el
Instituto de Planetología y Astrofísica de Grenoble (IPAG) es precisamente detectar exoplanetas en formación alrededor de estrellas jóvenes. En particular, estamos buscando exoplanetas en órbitas cercanas, precursores de los sistemas compactos que Kepler ha revelado alrededor de estrellas ya maduras.
Sin embargo, quedan por superar varios desafíos. Debido a su distancia, de varios cientos de años luz, a sus órbitas estrechas alrededor de la estrella y a su débil luminosidad, aún no somos capaces de percibir directamente la luz proveniente de estos sistemas compactos.
Instrumentos de vanguardia para detectar la presencia de un planeta
Por lo tanto, es necesario recurrir a métodos indirectos, por ejemplo, buscando perturbaciones en el movimiento o la radiación de la estrella inducidas por los planetas. La principal dificultad radica entonces en la intensa actividad de las estrellas jóvenes, que son el lugar de fenómenos eruptivos mil veces más violentos que en la superficie de nuestro Sol. Emprender la detección de una señal planetaria sumergida en el "ruido" de la estrella es como intentar escuchar una sinfonía junto a un martillo neumático.
Solo utilizando los instrumentos más avanzados del momento hemos podido evidenciar una señal que delata la presencia de un nuevo exoplaneta. En particular, hemos utilizado el
telescopio Canadá-Francia-Hawái, instalado a 4.200 m de altitud en medio del Pacífico, combinado con los datos del satélite Kepler y con el uso de una
red de telescopios distribuidos por todo el planeta, el
Las Cumbres Observatory.
El observatorio Canadá-Francia-Hawái, en la cima del Mauna Kea, en Hawái.
Generic1139/Wikimedia, CC BY-SA
Todos estos datos nos permitieron determinar que este planeta orbita en menos de un mes alrededor de una
joven estrella llamada CI Tau. La señal captada toma la forma de variaciones periódicas de luminosidad y velocidad del sistema que se reproducen cada 25,2 días. La estrella, girando sobre sí misma en solo 9 días, no era suficiente para explicar las observaciones.
Un astro aún envuelto en el capullo que lo vio nacer
Ubicado en la constelación de Tauro, este astro, de apenas 2 millones de años, lo que equivale a unos pocos días en la escala estelar, sigue rodeado de su disco protoplanetario, un disco de gas y polvo alrededor de la estrella donde se forman los planetas. La estructura de este disco está segmentada, lo que sugiere la posible presencia de otros planetas. Sin embargo, por el momento solo hemos detectado uno. Cada técnica tiene sus propios sesgos de detección, por lo que a menudo es necesario utilizar varias para completar la descripción del sistema.
Se trata de un proto-Júpiter caliente, cuya masa se estima en 3,6 veces la masa de Júpiter y que describe una órbita muy excéntrica alrededor de su estrella anfitriona. Es durante este período que se determina la arquitectura de estos sistemas, fruto de la interacción de la estrella con su disco. Este primer descubrimiento de un exoplaneta en órbita a menos de 25 millones de kilómetros de su estrella, interactuando con su disco, es complementario a la
detección directa de planetas nacientes que orbitan en torno a su estrella anfitriona a una distancia de varios miles de millones de kilómetros.
Aún inmerso en el disco que le dio origen, este planeta demuestra la posibilidad de estudiar las fases de formación de los sistemas exoplanetarios compactos que parecen poblar la Galaxia.
In fine, el estudio de este tipo de sistemas nos ayudará a esclarecer las condiciones iniciales que presiden la formación de los exomundos, a través de procesos ricos y complejos, algunos de los cuales tal vez conduzcan a la aparición de la vida.
Fuente: The Conversation bajo licencia Creative Commons