El primer caso del doble de un exoplaneta

El espectro infrarrojo de of 2MASS 0249 c (arriba) y beta Pictoris b (abajo) son similares, como era de esperar para dos objetos de masa parecida que se forman en una misma guardería estelar. Al contrario que 2MASS 0249 c, beta Pictoris b orbita mucho más cerca de una estrella masiva en un brillante disco circunestelar. Crédito: T. Dupuy, ESO/A.-M. Lagrange et al.

En lo que a exoplanetas se refiere, las apariencias pueden ser engañosas. Los astrónomos han fotografiado un nuevo planeta, y parece ser casi idéntico a uno de los planetas gigantes gaseosos mejores estudiados. Pero este doble difiere en una cosa importante: su origen. 

“Hemos encontrado un planeta gigante gaseoso que es prácticamente el gemelo virtual de otro conocido, pero parece que los dos objetos se formaron de manera distinta” dijo Trent Dupuy, astrónomo en el Observatorio Gemini en Hawái y líder de la investigación. 

Surgiendo de las "guarderías estelares" de gas y polvo, las estrellas nacen como los gatitos en una camada, por grupos e inevitablemente dispersándose de su punto de nacimiento. Estas camadas comprenden una gran variedad de estrellas, que van desde las diminutas incapaces de producir su propia energía (enanas marrones) hasta estrellas masivas que terminan sus vidas explotando en forma de supernova. En medio a este tumulto, se forman los planetas alrededor de estas nuevas estrellas. Y una vez que la guardería estelar ha consumido su gas, las estrellas (con sus planetas) dejan su lugar de nacimiento y vagan libremente por la galaxia. Debido a este éxodo, los astrónomos creen que debe de haber planetas que hayan nacido a la misma vez de la misma guardería estelar, pero orbitando estrellas que se han alejado las unas de las otras por eones, como unos hermanos alejados hace mucho tiempo. 

“A día de hoy, exoplanetas encontrados directamente por medio de la fotografía han sido básicamente individuales, cada uno distinto del anterior en apariencia y edad. Encontrar dos exoplanetas con casi la misma apariencia aun habiendo sido creados tan diferentemente abre una nueva ventana a poder entender estos objetos,” dijo Michael Liu, astrónomo en del Instituto de Astronomía de la Universidad de Hawái, y colaborador en esta investigación. 

Dupuy, Liu, y sus colaboradores han identificado el primer caso semejante caso de dobles. Un objeto que se ha conocido por mucho tiempo: el planeta beta Pictoris b con 13 masas de la de Júpiter, y que fue uno de los primeros planetas descubiertos directamente a través de imágenes, allá por el año 2009. El nuevo objeto ha sido bautizado como 2MASS 0249 c, tiene la misma masa, brillo, y espectro al de beta Pictoris b.

Imagen del sistema 2MASS 0249 tomada con la cámara infrarroja WIRCam del por el Telescopio Franco-canadiense. 2MASS 0249 c se encuentra a 2000 unidades astronómicas de sus enanas marrones anfitrionas, las cuales son resueltas en esta imagen. El área de zona cubierta por esta imagen es de aproximadamente una milésima parte de la luan llena. Crédito: T. Dupuy, M. Liu  

Tras el descubrimeinto de este objeto con el Canada-France-Hawaii Telescope (CFHT), Dupuy y sus colaboradores determinaron que 2MASS 0249 c y beta Pictoris b nacieron de la misma gaurderia estelar. A primera vista, esto hace a los dos objetos no solo parecidos sino estar emparentados de forma genuina. 

Sin embargo, los planetas tienen grandes diferencias en lo referente a su entorno, principalmente el tipo de estrellas que orbitan. La anfitriona de beta Pictoris b es una estrella 10 veces más brillante que el sol, mientras que 2MASS 0249 c orbita una pareja binaria de enanas marrones que son 20000 veces más tenues que el Sol. Lo que, es más, beta Pictoris b está relativamente cercano a su estrella anfitriona, a unas 9 unidades astronómicas (UA, la distancia desde la Tierra la Sol), mientras que 2MASS 0249 c ista a 2000 UA de sus viarias anfitrionas. 

Estas drásticamente diferentes configuraciones sugieren que las formaciones de ambos planetas no fueron parecidas. La visión clásica de la formación de un gigante gaseoso, en donde el planeta parte como un núcleo por pequeña roca alrededor de su estrella anfitriona para crecer acumulando gas del disco estelar, parece ser lo que creó Pictoris b. Por el contrario, la anfitriona de 2MASS 0249 c no hubiera tenido suficiente gas en su disco estelar para formar un gigante gaseoso, por lo que seguramente el planeta se formaría acumulando gas directamente de la guardería estelar. 

"2MASS 0249 c y beta Pictoris b nos demuestra que la naturaleza tiene más de una manera de hacer exoplanetas que sean muy parecidos,” dijo Kaitlin Kratter, astrónoma en la Universidad de Arizona y colaboradora de este trabajo. "beta Pictoris b probablemente se formó como pensamos que se forman la mayoría de gigantes gaseosos, comenzando con pequeños granos. Por el contrario, 2MASS 0249 c se asemeja a una enana marrón de menor peso que se formó del colapso de una nube de gas. Ambos son considerados exoplanetas, pero 2MASS 0249 c ilustra que una simple clasificación puede oscurecer una compleja realidad.” 

El quipo identificó 2MASS 0249 c por vez primera usando imágenes del CFHT, y las observaciones continuadas revelaron que este objeto orbita a una gran distancia de su anfitriona. El sistema pertenece el grupo en movimiento de beta Pictoris, un grupo de estrellas ampliamente disperso y nombradas tras la famosa estrella anfitriona del planeta. La observación del equipo en el Observatorio W. M. Keck determinó que la anfitriona son en realidad una pareja poco separada de enanas marrones. Así que, conjuntamente, la masa del sistema 2MASS 0249 se compone de dos enanas marrones y un planeta gigante gaseoso. Un seguimiento espectroscópico de 2MASS 0249 c por medio del Telescopio Infrarrojo de la NASA y del Astrophysical Research Consortium de 3,5 metros en Apache Point Observatory demostró que posee un sorprendente parecido a Pictoris b. 

El sistema 2MASS 0249 es un objetivo deseable para futuros estudios. La mayoría de los palnetas detectados de forma directa están muy cerca de sus estrellas anfitrionas, imposibilitando estudios en detalle de los planetas debido al brillo de las estrellas. Por el contario, la gran separación de 2MASS 0249 c de sus anfitrionas binarias hacen que mediciones de propiedades tales como la climatología superficial y la composición sea mucho más fácil, posibilitando una mejor comprensión de las características y origen de los planetas gigantes gaseosos. 

Este trabajo ha sido compartido en ArXiv y aceptado para publicarse en Astronomical Journal. 

Fuentes: Institute for Astronomy University of Hawaii, Wikipedia,