Primera imagen de un sistema de varios planetas alrededor de una estrella similar al Sol

Esta imagen, capturada por el instrumento SPHERE en el Very Large Telescope de ESO, muestra la estrella TYC 8998-760-1 acompañada de dos exoplanetas gigantes. 
Esta es la primera vez que los astrónomos han observado directamente más de un planeta orbitando una estrella similar al Sol. Más información.
Crédito:ESO / Bohn y col.

El VLT (Very Large Telescope) del Observatorio Europeo Austral ha tomado la primera imagen de una estrella joven similar al Sol acompañada de dos exoplanetas gigantes. Las imágenes de sistemas con múltiples exoplanetas son extremadamente difíciles de obtener y, hasta ahora, los astrónomos nunca habían observado directamente a más de un planeta orbitando una estrella similar al Sol. Las observaciones pueden ayudar a los astrónomos a entender cómo se formaron y evolucionaron los planetas alrededor de nuestro propio Sol.

El descubrimiento y los antecedentes

Hace apenas unas semanas, ESO reveló el nacimiento de un sistema planetario a través de una nueva e impresionante imagen obtenida por el VLT. Ahora, el mismo telescopio, usando el mismo instrumento, ha tomado la primera imagen directa de un sistema planetario alrededor de una estrella como nuestro Sol, ubicado a unos 300 años luz de distancia y conocido como TYC 8998-760-1.

Este descubrimiento es una instantánea de un entorno muy similar a nuestro Sistema Solar, pero en una etapa más temprana de su evolución”. Esta afirmación es de Alexander Bohn, estudiante de doctorado de la Universidad de Leiden (Países Bajos), que dirigió la nueva investigación. El trabajo se publicó en «The Astrophysical Journal Letters».

Aunque los astrónomos han detectado indirectamente miles de planetas en nuestra galaxia, sólo una pequeña fracción de estos exoplanetas han sido captados con imagen directa”. Esta declaración es del coautor, Matthew Kenworthy, Profesor Asociado de la Universidad de Leiden. Añade que “las observaciones directas son importantes en la búsqueda de entornos que puedan albergar vida”.

La imagen directa de dos o más exoplanetas alrededor de la misma estrella es aún más rara. Hasta ahora sólo se han observado dos de estos sistemas directamente, ambos alrededor de estrellas muy diferentes de nuestro Sol.

La nueva imagen del VLT de ESO es la primera imagen directa de más de un exoplaneta alrededor de una estrella similar al Sol. El VLT de ESO también fue el primer telescopio en obtener una imagen directa de un exoplaneta, en 2004. Captó una mota de luz alrededor de una enana marrón, un tipo de estrella «fallida».

Nuestro equipo ha podido captar la primera imagen de dos compañeros gigantes gaseosos que están orbitando a un joven análogo solar”, destaca Maddalena Reggiani. Ella es Investigadora Postdoctoral de KU Leuven (Bélgica) que también ha participado en el estudio.

Los dos planetas se pueden ver en la nueva imagen como dos puntos brillantes de luz alejados de su estrella madre, que se encuentra en la parte superior izquierda de la imagen. Al tomar diferentes imágenes en diferentes momentos, el equipo fue capaz de distinguir estos planetas de las estrellas de fondo.

Los dos planetas son visibles como dos puntos brillantes, en el centro (TYC 8998-760-1b) y en la parte inferior derecha (TYC 8998-760-1c) de la imagen, y están marcados con flechas. En la imagen también pueden verse otros puntos brillantes, que son estrellas de fondo. Al tomar diferentes imágenes en diferentes momentos, el equipo fue capaz de distinguir los planetas de las estrellas de fondo. Más información.
Crédito:ESO/Bohn et al.

Las características de los nuevos planetas y su estrella y el Instrumento SPHERE

Los dos gigantes gaseosos orbitan a su estrella anfitriona a distancias de 160 y de unas 320 veces la distancia Tierra-Sol. Esto sitúa a estos planetas mucho más lejos de su estrella de lo que están Júpiter o Saturno (también gigantes gaseosos), de nuestro Sol. Estos últimos se encuentran a sólo 5 y 10 veces la distancia Tierra-Sol, respectivamente. El equipo también descubrió que los dos exoplanetas son mucho más pesados que los de nuestro Sistema Solar. El planeta interior tiene 14 veces la masa de Júpiter y el externo seis veces.

Las imágenes de este sistema se obtuvieron durante la búsqueda de planetas jóvenes y gigantes alrededor de estrellas como nuestro Sol, pero mucho más jóvenes. La estrella TYC 8998-760-1 tiene sólo 17 millones de años y se encuentra en la constelación austral de Musca (la mosca). Bohn lo describe como una “versión muy joven de nuestro propio Sol”.

Estas imágenes fueron posibles gracias al alto rendimiento del instrumento SPHERE, instalado en el VLT de ESO, en el desierto chileno de Atacama. SPHERE bloquea la brillante luz de la estrella usando un dispositivo llamado coronógrafo, permitiendo ver los planetas, cuya luz es mucho más debil.

Mientras que los planetas más antiguos, como los de nuestro Sistema Solar, están demasiado fríos como para ser detectados con esta técnica, los planetas jóvenes son más calientes, y por lo tanto brillan más en el rango infrarrojo de la luz. Tomando varias imágenes durante el año pasado y analizando datos antiguos que se remontan a 2017, el equipo de investigación ha confirmado que los dos planetas son parte del sistema de la estrella.

Investigación Futura

Para poder confirmar si estos planetas se formaron en su ubicación actual, alejada de la estrella, o migraron desde otros lugares, serán necesarias más observaciones. Las observaciones podrán llevarse a cabo incluso con el futuro Telescopio Extremadamente Grande (ELT) de ESO. El ELT de ESO también ayudará a estudiar la interacción entre dos planetas jóvenes del mismo sistema.

Bohn concluye afirmando que:

Los instrumentos futuros, como los que estarán disponibles en el ELT, serán capaces de detectar incluso planetas de menor masa alrededor de esta estrella. Esto marca un hito importante en la comprensión de los sistemas multi planetarios, con posibles implicaciones para la historia de nuestro propio Sistema Solar”.

Fuente: ESO.

El paper:

Two Directly Imaged, Wide-orbit Giant Planets around the Young, Solar Analog TYC 8998-760-1, Astrophysical Journal Letters. doi.org/10.3847/2041-8213/aba27e

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Material relacionado:

La importancia de la imagen directa en la detección de planetas lejanos a su estrella anfitriona.

Los métodos tradicionales de búsqueda de exoplanetas, son efectivos para identificar planetas próximos a su estrella anfitriona. Así, el método del tránsito y el de la velocidad radial, han identificado ya sean Júpiters calientes o planetas rocosos, próximos a su estrella.

Los planetas gigantes que se encuentran alejados de su estrella anfitriona, son difíciles de detectar por estos métodos.

Dichos planetas tienen períodos orbitales grandes, de unos cuantos años, que hace difícil ver un tránsito.

El tironeo gravitatorio de unos de estos planetas sobre su estrella anfitriona es muy pequeño como para ser detectado. Esto es debido a la gran distancia que lo separara de ella.

La técnica de “bamboleo”: la onda azul muestra movimiento hacia la Tierra y la roja se produce cuando la estrella se aleja. 
Crédito: NASA / JPL-Caltech.

Un método combinado de imagen directa y velocidad radial es lo que recientemente se ha utilizado para identificar planetas gigantes lejanos a su estrella. El siguiente artículo lo presenta y también discute el papel de ellos como protectores de los planetas interiores en su sistema planetario:

Esto pone de relieve la importancia de la detección directa de los 2 planetas gigantes expuesta en el artículo actual.

Sobre la rareza del Sistema Solar y su relación con los métodos de detección de exoplanetas.

La arquitectura de nuestro Sistema Solar es rara en comparación a lo que se ha observado en otros sistemas estelares hasta la fecha. Este resultado tiene un sesgo debido al procedimiento de detección, como acabamos de explicar.

Justamente eso es lo que se ha observado, como lo explican los dos artículos siguientes:

Un diagrama de Período – Masa. 
Cada punto marca la masa y el período orbital de un exoplaneta confirmado. 
Crédito: Stefano Meschiari
.

How Normal is Our Solar System?Susanna KohlerAAS NOVA, Sept. 25, 2015. 

En línea con la explicación anterior, la otra rareza del Sistema Solar es su gran número de planetas, respecto a los observados en otros sistemas extrasolares:

La Tercera Roca.  El ojo agudo de un programa de IA descubrió que el sistema estelar Kepler 90, ilustrado aquí, tiene un octavo mundo (denominado Kepler 90i), que anteriormente había sido pasado por alto en las búsquedas de exoplanetas.
Crédito: Wendy Stenzel / NASA / Ames Research Center.
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