Por primera vez se observa de forma directa el “nacimiento” de exoplanetas

By Javiera Rey - noviembre 20, 2015 9:24 AM - 0 Comments

Ilustración artística de planetas en formación en un disco circunestelar como el que rodea a la estrella LkCa-15. Los planetas en el “gap” barren el material que, de otro modo, hubiese caído a la estrella. Créditos: NASA/JPL-Caltech

Entre los miles de exoplanetas confirmados al día de hoy, este definitivamente va a destacarse, ¡porque aún se está formando!
Este nuevo “bebé” se encuentra en medio de un masivo disco de polvo y gas en torno a la estrella joven (joven = 2 millones de años) de nombre LkCa-15, que se encuentra a unos 450 años luz de nosotros y es de tamaño similar al Sol. A diferencia de otros sistemas en los que se pensaba que existían planetas en formación, esta vez el planeta ha sido directamente observado.

El álbum familiar

La técnica de detección directa de exoplanetas lleva ya varios años dando resultados. Uno de los primeros planetas “fotografiado” con esta técnica fue publicado en 2004, su nombre es 2M1207b, y no estuvo exento de polémica respecto a su real naturaleza planetaria. Desde entonces, muchas son las imágenes que hemos obtenido de estos lejanos planetas.
Entre los sistemas que han podido ser observados de forma directa, tenemos sistemas ya formados y que han limpiado su vecindario, y sistemas que aún presentan un disco de polvo en torno a la estrella, un vestigio de su formación. Ahora que por primera vez tenemos imágenes del “nacimiento” de un planeta, estamos completando un poco más el álbum familiar.

LkCa 15. Créditos: Steph Sallum

Candidato planetario Fomalhaut b, orbita en una estrella que aún conserva su disco de polvo y gas. Créditos: NASA, ESA, P. Kalas, J. Graham, E. Chiang, E. Kite (University of California, Berkeley), M. Clampin (NASA Goddard Space Flight Center), M. Fitzgerald (Lawrence Livermore National Laboratory), and K. Stapelfeldt and J. Krist (NASA Jet Propulsion Laboratory)

Detección directa de planetas en torno a HR8799. Créditos: Marois et al (2010)

Los detalles del descubrimiento

Los resultados de este estudio han sido publicados en la prestigiosa revista Nature por Stephanie Sallum, Katherine Follette y sus colaboradores.
Pero, ¿por qué les ha tomado tanto tiempo a los astrónomos encontrar un sistema como este? Según las palabras de la misma Sallum, los planetas pasan sólo un periodo muy breve de sus vidas en esta etapa de formación, “es poco probable que te cruces con un planeta que aún se está formando.” Además, los sistemas estelares como LkCa-15 tienen mucho gas y polvo y las estrellas brillan de forma relativamente caótica. Todo ese desorden descarta la posibilidad de usar otras técnicas populares de detección, como la de tránsitos.

El método de Sallum y Follette fue observar el sistema desde “arriba”, enfocándose en un espacio vacío (“gap”) entre la estrella y el anillo circundante de polvo y gas. Como estos “gaps” son causados por la acreción de planetas en formación, ellas pensaron que era el mejor lugar para comenzar su búsqueda. Pero aún sabiendo esto, “es una observación muy difícil de hacer – a 450 años luz de distancia, la separación que vemos entre el planeta y la estrella es muy, muy pequeña. Y no olvidemos que el planeta es mucho más débil que la estrella,” dice Sallum.

Esta detección, que representaba todo un desafío, se llevó a cabo gracias a dos técnicas combinadas de forma muy astuta. Los investigadores superpusieron imágenes infrarrojas del sistema LkCa-15, tomadas con el Large Binocular Telescope en Arizona (usando óptica adaptativa), con mediciones altamente específicas de una cierta longitud de onda de luz roja, llamada emisión de hidrógeno alfa, de los telescopios Magallanes, en Chile. Esta luz es un fuerte indicador de un planeta en formación, y se emite cuando los átomos de hidrógeno caen en el campo magnético del nuevo planeta. Esto les permitió descubrir sin ambigüedades a LkCa-15 b, que correspondería a un planeta de tipo gigante gaseoso. Esto implica que, por primera vez, se logró conectar la existencia de un “gap” con un planeta en proceso de formación dentro de él.
Curiosamente, los datos indican que hay otros dos planetas más en vías de formación, pero por razones que se desconocen, no tienen emisiones en hidrógeno alfa, lo que no permite una confirmación de su existencia.

Las observaciones con óptica adaptativa del Large Binocular Telescope y el Magellan Adaptive Optics System (escala de colores) muestran múltiples fuentes en la región despejada (gap) del disco de transición de LkCa-15 (escala de grises).

Este descubrimiento es importante no sólo por ser el primer sistema de este tipo que logra ser “fotografiado”, sino porque representa una fuente importante de pistas sobre cuándo, dónde y cómo nacen los planetas jóvenes.

Les dejamos un video para que puedan conocer aún más sobre este nuevo sistema: