Desde el descubrimiento en 1995 del primer planeta que orbita una estrella normal distinta del Sol, ahora se conocen más de 150 candidatos de estos llamados exoplanetas. La mayoría de ellos se detectan por métodos indirectos, basados en variaciones de la velocidad radial o en la atenuación de la estrella a medida que el planeta pasa frente a ella (ver ESO PR 06/03, ESO PR 11/04 y ESO PR 22/04 )
Sin embargo, los astrónomos preferirían obtener una imagen directa de un exoplaneta, que les permita caracterizar mejor la naturaleza física del objeto. Esta es una tarea extremadamente difícil, ya que el planeta generalmente está oculto en el "resplandor" de su estrella anfitriona.
Para superar en parte este problema, los astrónomos estudian objetos muy jóvenes. De hecho, los objetos subestelares son mucho más calientes y brillantes cuando son jóvenes y, por lo tanto, pueden detectarse más fácilmente que los objetos más antiguos de masa similar.
Basado en este enfoque, bien podría ser que la detección del año pasado de una débil mota de luz junto a la joven enana marrón 2M1207 por un equipo internacional de astrónomos que usa el telescopio muy grande ESO (ESO PR 23/04) sea el objeto buscado durante mucho tiempo Imagen de buena fe de un exoplaneta. Un informe reciente basado en datos del telescopio espacial Hubble parece confirmar este resultado. Las observaciones aún más recientes hechas con el Telescopio Espacial Spitzer de los cálidos rayos infrarrojos de dos planetas "Júpiter calientes" previamente detectados es otro resultado interesante en este contexto. Esta riqueza de nuevos resultados, obtenidos en el lapso de unos pocos meses, ilustra perfectamente la dinámica de este campo de investigación.
Pequeño compañero
Ahora, un equipo diferente de astrónomos [1] posiblemente ha logrado otro avance importante en este campo al encontrar un pequeño compañero para una estrella joven. Desde hace varios años, estos científicos han llevado a cabo una búsqueda de planetas y objetos de baja masa, en particular alrededor de las estrellas que todavía están en proceso de formación, las llamadas estrellas T-Tauri, utilizando técnicas de imagen directa y de velocidad radial. Uno de los objetos en su lista es GQ Lupi, una joven estrella T-Tauri, ubicada en la nube Lupus I (el Lobo), una región de formación estelar a unos 400 o 500 años luz de distancia. La estrella GQ Lupi es aparentemente un objeto muy joven aún rodeado por un disco, con una edad entre 100,000 y 2 millones de años.
Los astrónomos observaron GQ Lupi el 25 de junio de 2004 con el instrumento de óptica adaptativa NACO conectado a Yepun, la cuarta unidad de telescopio de 8,2 m del Very Large Telescope ubicado en la cima del Cerro Paranal (Chile). La óptica adaptativa (AO) del instrumento supera la distorsión inducida por la turbulencia atmosférica, produciendo imágenes de infrarrojo cercano extremadamente nítidas.
Como muestra ESO PR Photo 10a / 05, la serie de exposiciones NACO revela claramente la presencia del pequeño compañero, ubicado en las proximidades de la estrella. Este objeto recién encontrado está a solo 0.7 segundos de arco de distancia, y habría sido pasado por alto sin el uso de las capacidades de óptica adaptativa de NACO.
A la distancia de GQ Lupi, la separación entre la estrella y su débil compañero es de aproximadamente 100 unidades astronómicas (o 100 veces la distancia entre el Sol y la Tierra). Esto es aproximadamente 2.5 veces la distancia entre Plutón y el Sol.
El compañero, llamado GQ Lupi B o GQ Lupi b [2], es aproximadamente 250 veces más débil que GQ Lupi A como se ve en esta serie de imágenes. Otras imágenes obtenidas con NACO en agosto y septiembre confirmaron la presencia y la posición de este compañero.
Moviéndose en la misma dirección
Luego, los astrónomos descubrieron que la estrella había sido observada previamente por el telescopio Subaru y por el telescopio espacial Hubble. Recuperaron las imágenes correspondientes de los archivos de datos de estas instalaciones para su posterior análisis.
Las imágenes más antiguas, tomadas en julio de 2002 y abril de 1999, respectivamente, también mostraron la presencia del compañero, lo que les brinda a los astrónomos la posibilidad de medir con precisión la posición de los dos objetos durante un período de varios años. Esto a su vez les permitió determinar si las estrellas se mueven juntas en el cielo, como era de esperar si están unidas gravitacionalmente, o si el objeto más pequeño es solo un objeto de fondo, simplemente alineado por casualidad.
A partir de sus mediciones, los astrónomos descubrieron que la separación entre los dos objetos no cambió durante el período de cinco años cubierto por las observaciones (ver ESO PR Foto 10b / 05). Para los científicos, esta es una prueba clara de que ambos objetos se mueven en la misma dirección en el cielo. "Si el objeto débil fuera un objeto de fondo", dice Ralph Neuh, usuario de la Universidad de Jena (Alemania) y líder del equipo, "veríamos un cambio en la separación ya que GQ Lup se movería en el cielo". De 1999 a 2004, la separación habría cambiado en 0,15 segundos de arco, mientras que estamos seguros de que el cambio es al menos 20 veces menor ".
¿Exoplaneta o enana marrón?
Para sondear aún más la naturaleza física del objeto recién descubierto, los astrónomos usaron NACO en el VLT para tomar una serie de espectros. Estos mostraron la firma típica de un objeto muy frío, en particular la presencia de agua y bandas de CO. Teniendo en cuenta los colores infrarrojos y los datos espectrales disponibles, los cálculos del modelo atmosférico apuntan a una temperatura entre 1,600 y 2,500 grados y un radio que es dos veces más grande que Júpiter (ver foto PR 10c / 05). Según esto, GQ Lupi B es, por lo tanto, un objeto frío y bastante pequeño.
Pero, ¿cuál es la naturaleza de este objeto débil? ¿Es un exoplaneta de buena fe o es una enana marrón, esas estrellas "fallidas" que no son lo suficientemente masivas como para producir centralmente reacciones nucleares importantes? Aunque la frontera entre los dos sigue siendo un tema de debate, una forma de distinguir entre los dos es por su masa (como esto también se hace entre enanas marrones y estrellas): los planetas (gigantes) son más ligeros que unas 13 masas de Júpiter ( la masa crítica necesaria para encender la fusión de deuterio), las enanas marrones son más pesadas.
¿Qué pasa con GQ Lupi b?
Desafortunadamente, las nuevas observaciones no proporcionan una estimación directa de la masa del objeto. Por lo tanto, los astrónomos deben confiar en la comparación con modelos teóricos de tales objetos. Pero esto no es tan fácil como parece. Si, como los astrónomos generalmente aceptan, GQ Lupi A y B se formaron simultáneamente, el objeto recién encontrado es muy joven. El problema es que para objetos tan jóvenes, los modelos teóricos tradicionales probablemente no sean aplicables. Sin embargo, si se usan, proporcionan una estimación de la masa del objeto que se encuentra en algún lugar entre 3 y 42 masas de Júpiter, es decir, que abarca tanto el planeta como los dominios de las enanas marrones.
Estas primeras fases en la formación de enanas marrones y planetas son territorios esencialmente desconocidos para los modelos. Es muy difícil modelar el colapso temprano de las nubes de gas dadas las condiciones alrededor de la estrella madre en formación. Un conjunto de modelos, específicamente diseñados para modelar los objetos muy jóvenes, proporcionan masas tan bajas como una o dos masas de Júpiter. Pero como señala el usuario de Ralph Neuh, "estos nuevos modelos aún necesitan ser calibrados, antes de que la masa de tales compañeros pueda determinarse con confianza".
Los astrónomos también enfatizan que de la comparación entre sus espectros VLT / NACO y los modelos teóricos del coautor Peter Hauschildt de la Universidad de Hamburgo (Alemania), llegan a la conclusión de que se obtiene el mejor ajuste para un objeto que tiene aproximadamente 2 radios de Júpiter y 2 masas de Júpiter. Si este resultado se cumple, GQ Lupi b sería el exoplaneta más joven y ligero que se haya fotografiado.
Todavía se requieren observaciones adicionales para determinar con precisión la naturaleza de GQ Lupi B. Si los dos objetos están realmente unidos, entonces el objeto más pequeño necesitará más de 1,000 años para completar una órbita alrededor de su estrella anfitriona. Por supuesto, esto es demasiado tiempo para esperar, pero el efecto del movimiento orbital podría ser detectable, como un pequeño cambio en la separación entre los dos objetos, en unos pocos años. Por lo tanto, el equipo planea realizar observaciones regulares de este objeto usando NACO en el VLT, para detectar este movimiento. Sin duda, mientras tanto, se logrará un mayor progreso en el lado teórico y se harán muchos descubrimientos sensacionales en este campo.
Más información
La investigación presentada en este comunicado de prensa de ESO se publica en una carta al editor aceptada para su publicación por Astronomy and Astrophysics ("Evidencia de un compañero subestelar co-móvil de GQ Lup" por R. Neuh? User et al.) Y disponible en formato PDF en http://www.edpsciences.org/articles/aa/pdf/forthpdf/aagj061_forth.pdf.
Nota
[1]: El equipo está compuesto por Ralph Neuh? User, G? Nther Wuchterl, Markus Mugrauer y Ana Bedalov (Universidad de Jena, Alemania), Eike Guenther (Th? Ringer Landessternwarte Tautenburg, Alemania) y Peter Hauschildt (Hamburger Sternwarte, Alemania).
[2]: En la literatura astronómica, la convención es poner mayúsculas para las estrellas miembros de múltiples sistemas, pero letras minúsculas para los planetas. Si el compañero de GQ Lupi A resulta ser un planeta, se llamaría GQ Lupi b, mientras que si se trata de una enana marrón, se identificaría como GQ lupi B. Dada la incertidumbre actual, hemos utilizado ambas denominaciones. en este comunicado de prensa, al igual que los autores en el artículo científico original.
Fuente original: Comunicado de prensa de ESO
