Por primera vez, los astrónomos del MIT y de otros lugares han observado una estrella pulsando en respuesta a su planeta en órbita.
La estrella, que se conoce con el nombre de HAT-P-2, está a unos 400 años luz de la Tierra y está rodeada por un gigante gaseoso que mide ocho veces la masa de Júpiter, uno de los exoplanetas más masivos conocidos hoy en día. El planeta, llamado HAT-P-2b, rastrea a su estrella en una órbita muy excéntrica, vuela extremadamente cerca y alrededor de la estrella, luego se aleja rápidamente antes de dar la vuelta.
Los investigadores analizaron más de 350 horas de observaciones de HAT-P-2 tomadas por el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA, y descubrieron que el brillo de la estrella parece oscilar muy ligeramente cada 87 minutos. En particular, la estrella parece vibrar exactamentearmónicos, o múltiplos de la frecuencia orbital del planeta, la velocidad a la que el planeta rodea su estrella.
Las pulsaciones cronometradas con precisión han llevado a los investigadores a creer que, contrariamente a la mayoría de las predicciones teóricas basadas en modelos de comportamiento exoplanetario, HAT-P-2b puede ser lo suficientemente masivo como para distorsionar periódicamente su estrella, haciendo que la superficie fundida de la estrella brote o pulso, en respuesta.
"Pensamos que los planetas realmente no pueden excitar a sus estrellas, pero descubrimos que este sí", dice Julien de Wit, un postdoc en el Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias del MIT. "Hay un vínculo físico entre los dos,pero en esta etapa, en realidad no podemos explicarlo. Así que estas son pulsaciones misteriosas inducidas por el compañero de la estrella ".
De Wit es autor principal de un artículo que detalla los resultados, publicado en Letras del diario astrofísico .
obteniendo un pulso
El equipo descubrió las pulsaciones estelares por casualidad. Originalmente, los investigadores buscaron generar un mapa preciso de la distribución de temperatura de un exoplaneta mientras orbita su estrella. Tal mapa ayudaría a los científicos a rastrear cómo circula la energía a través de la atmósfera de un planeta, quepuede dar pistas sobre los patrones y la composición del viento de una atmósfera.
Con este objetivo en mente, el equipo vio a HAT-P-2 como un sistema ideal: debido a que el planeta tiene una órbita excéntrica, se balancea entre temperaturas extremas, se enfría a medida que se aleja de su estrella y luego se calienta rápidamentese balancea extremadamente cerca
"La estrella arroja una enorme cantidad de energía a la atmósfera del planeta, y nuestro objetivo original era ver cómo la atmósfera del planeta redistribuye esta energía", dice de Wit.
Los investigadores obtuvieron 350 horas de observaciones de HAT-P-2, tomadas de forma intermitente por el telescopio infrarrojo de Spitzer entre julio de 2011 y noviembre de 2015. El conjunto de datos representa uno de los más grandes jamás tomados por Spitzer, dando a De Wit y sus colegas muchas observacionespara permitir detectar las señales increíblemente pequeñas requeridas para mapear la distribución de temperatura de un exoplaneta.
El equipo procesó los datos y se centró en la ventana en la que el planeta hizo su aproximación más cercana, pasando primero por delante y luego por detrás de la estrella. Durante estos períodos, los investigadores midieron el brillo de la estrella para determinar la cantidad de energía, enla forma de calor, transferido al planeta.
Cada vez que el planeta pasaba detrás de la estrella, los investigadores vieron algo inesperado: en lugar de una línea plana, que representa una caída momentánea a medida que el planeta queda enmascarado por su estrella, observaron pequeños picos, oscilaciones en la luz de la estrella, con unperíodo de aproximadamente 90 minutos, que resultó ser múltiplos exactos de la frecuencia orbital del planeta.
"Eran señales muy pequeñas", dice De Wit. "Fue como escuchar el zumbido de un mosquito que pasa por un motor a reacción, a ambos kilómetros de distancia".
Muchas teorías, un gran misterio
Las pulsaciones estelares pueden ocurrir constantemente a medida que la superficie de una estrella hierve y gira naturalmente. Pero las pequeñas pulsaciones detectadas por De Wit y sus colegas parecen estar en concierto con la órbita del planeta. Las señales, concluyeron, no deben deberse a nadaen la estrella misma, pero ya sea para el planeta que gira o para un efecto en los instrumentos de Spitzer.
Los investigadores descartaron esto último después de modelar todos los posibles efectos instrumentales, como la vibración, que podrían haber afectado las mediciones, y descubrir que ninguno de los efectos podría haber producido las pulsaciones que observaron.
"Creemos que estas pulsaciones deben ser inducidas por el planeta, lo cual es sorprendente", dice de Wit. "Hemos visto esto en sistemas con dos estrellas giratorias que son supermasivas, donde una realmente puede distorsionar a la otra, liberar la distorsión, y el otro vibra. Pero no esperábamos que esto sucediera con un planeta, incluso uno tan grande como este ".
El equipo tiene algunas teorías sobre cómo el planeta podría estar causando que su estrella palpite. Por ejemplo, tal vez la atracción gravitacional transitoria del planeta está perturbando la estrella lo suficiente como para inclinarla hacia una fase auto-pulsante. Hay estrellas que naturalmentepulso, y tal vez HAT-P-2b está empujando su estrella hacia ese estado, la forma en que agregar sal a una olla de agua hirviendo puede hacer que hierva. De Wit dice que esta es solo una de varias posibilidades, pero llegar a la raízde las pulsaciones estelares requerirá mucho más trabajo.
"Es un misterio, pero es genial, porque demuestra que nuestra comprensión de cómo un planeta afecta a su estrella no está completa", dice De Wit. "Así que tendremos que avanzar y descubrir qué está pasando allí".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Original escrito por Jennifer Chu. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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