Nuevas observaciones detalladas con las instalaciones de NOIRLab de NSF revelan un exoplaneta joven, orbitando una estrella joven en el cúmulo de las Híades, que es inusualmente denso para su tamaño y edad. Con un peso de 25 masas terrestres y un poco más pequeño que Neptuno, la existencia de este exoplanetaestá en desacuerdo con las predicciones de las principales teorías de formación de planetas.
Nuevas observaciones del exoplaneta, conocido como K2-25b, realizadas con el telescopio WIYN de 0,9 metros en el Observatorio Nacional de Kitt Peak KPNO, un programa del NOIRLab de NSF, el Telescopio Hobby-Eberly en el Observatorio McDonald y otras instalaciones, planteannuevas preguntas sobre las teorías actuales sobre la formación de planetas [1]. Se ha descubierto que el exoplaneta es inusualmente denso para su tamaño y edad, lo que plantea la pregunta de cómo llegó a existir. Los detalles de los hallazgos aparecen en El diario astronómico .
Ligeramente más pequeño que Neptuno, K2-25b orbita una estrella enana M, el tipo de estrella más común en la galaxia, en 3,5 días. El sistema planetario es miembro del cúmulo de estrellas Hyades, un cúmulo cercano de jóvenesestrellas en la dirección de la constelación de Tauro. El sistema tiene aproximadamente 600 millones de años y se encuentra a unos 150 años luz de la Tierra.
Los planetas con tamaños entre la Tierra y Neptuno son compañeros comunes de las estrellas en la Vía Láctea, a pesar de que no se encuentran tales planetas en nuestro Sistema Solar. Comprender cómo se forman y evolucionan estos planetas "subneptuno" es una fronterapregunta en estudios de exoplanetas.
Los astrónomos predicen que los planetas gigantes se forman primero ensamblando un modesto núcleo de hielo de roca de 5 a 10 veces la masa de la Tierra y luego envolviéndose en una envoltura gaseosa masiva cientos de veces la masa de la Tierra. El resultado es un gigante gaseoso comoJúpiter. K2-25b rompe todas las reglas de esta imagen convencional: con una masa 25 veces mayor que la de la Tierra y un tamaño modesto, K2-25b es casi todo núcleo y muy poca envoltura gaseosa. Estas extrañas propiedades plantean dos enigmas para los astrónomos., ¿cómo ensambló K2-25b un núcleo tan grande, muchas veces el límite de masa terrestre de 5-10 predicho por la teoría? [2] Y, en segundo lugar, con su alta masa central, y la consiguiente fuerte atracción gravitacional, ¿cómo evitóacumulando una envoltura gaseosa significativa?
El equipo que estudió K2-25b encontró el resultado sorprendente ". K2-25b es inusual "dijo Gudmundur Stefansson, un becario postdoctoral en la Universidad de Princeton, quien dirigió el equipo de investigación. Según Stefansson, el exoplaneta es más pequeño en tamaño que Neptuno pero aproximadamente 1,5 veces más masivo. "El planeta es denso para su tamaño y edad, en contraste con otros planetas jóvenes del tamaño de un subneptuno que orbitan cerca de su estrella anfitriona". dijo Stefansson. " Por lo general, se observa que estos mundos tienen densidades bajas, y algunos incluso tienen atmósferas de evaporación extendidas. K2-25b, con las mediciones en la mano, parece tener un núcleo denso, rocoso o rico en agua, con una envoltura delgada."
Para explorar la naturaleza y el origen de K2-25b, los astrónomos determinaron su masa y densidad. Aunque el tamaño del exoplaneta se midió inicialmente con el satélite Kepler de la NASA, la medición del tamaño se refinó utilizando mediciones de alta precisión del telescopio WIYN de 0,9 metros enKPNO y el telescopio de 3,5 metros del Apache Point Observatory APO en Nuevo México. Las observaciones realizadas con estos dos telescopios aprovecharon una técnica sencilla pero eficaz que se desarrolló como parte de la tesis doctoral de Stefansson. La técnica utiliza un inteligente componente ópticollamado difusor de ingeniería, que se puede obtener en el estante por alrededor de $ 500. Difunde la luz de la estrella para cubrir más píxeles en la cámara, lo que permite que el brillo de la estrella durante el tránsito del planeta se mida con mayor precisión y, como resultado,en una medición de mayor precisión del tamaño del planeta en órbita, entre otros parámetros [3].
" El difusor innovador nos permitió definir mejor la forma del tránsito y, por lo tanto, restringir aún más el tamaño, la densidad y la composición del planeta. "dijo Jayadev Rajagopal, un astrónomo de NOIRLab que también participó en el estudio.
Por su bajo costo, el difusor ofrece un rendimiento científico descomunal ". Los telescopios de apertura más pequeña, cuando están equipados con equipos de última generación pero económicos, pueden ser plataformas para programas científicos de alto impacto ". explica Rajagopal. "Se necesitará fotometría muy precisa para explorar estrellas y planetas anfitriones en conjunto con misiones espaciales y aperturas más grandes desde el suelo, y esta es una ilustración del papel que puede desempeñar un telescopio de tamaño modesto de 0,9 metros en ese esfuerzo. "
Gracias a las observaciones con los difusores disponibles en los telescopios WIYN de 0,9 metros y APO de 3,5 metros, los astrónomos ahora pueden predecir con mayor precisión cuándo K2-25b transitará su estrella anfitriona. Mientras que antes los tránsitos solo se podían predecir concon una precisión de tiempo de 30 a 40 minutos, ahora se conocen con una precisión de 20 segundos. La mejora es fundamental para planificar las observaciones de seguimiento con instalaciones como el Observatorio internacional Gemini y el Telescopio espacial James Webb [4].
Muchos de los autores de este estudio también están involucrados en otro proyecto de búsqueda de exoplanetas en KPNO: el espectrómetro NEID en el telescopio WIYN de 3.5 metros. NEID permite a los astrónomos medir el movimiento de estrellas cercanas con extrema precisión, aproximadamente tres vecesmejor que la generación anterior de instrumentos de última generación, lo que les permite detectar, determinar la masa y caracterizar exoplanetas tan pequeños como la Tierra.
notas
[1] El planeta fue detectado originalmente por Kepler en 2016. Las observaciones detalladas para este estudio se realizaron utilizando el Buscador de Planetas de Zona Habitable en el Telescopio Hobby-Eberly de 11 metros del Observatorio McDonald.
[2] La predicción de la teoría es que una vez que los planetas han formado un núcleo de 5-10 masas terrestres, comienzan a acumular gas en su lugar: no se agrega más material rocoso.
[3] Los difusores se utilizaron por primera vez para observaciones de exoplanetas en 2017.
[4] GHOST, en Gemini South, se utilizará para realizar espectroscopía de tránsito de exoplanetas encontrados por Kepler y TESS. Su lista de objetivos incluye la estrella K2-25.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía AURA . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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