CI Tau b es un planeta paradójico, pero una nueva investigación sobre su masa, brillo y el monóxido de carbono en su atmósfera está comenzando a responder preguntas sobre cómo un planeta tan grande podría haberse formado alrededor de una estrella que solo tiene 2 millones de años.
En la reunión de hoy de la Sociedad Astronómica Americana, los astrónomos Christopher Johns-Krull de la Universidad Rice y Lisa Prato del Observatorio Lowell presentaron los resultados de un análisis espectroscópico de luz infrarroja cercana de cuatro años de CI Tau b, un exoplaneta gigante en órbita cercana, o "Júpiter caliente", en una órbita de nueve días alrededor de su estrella madre, a unos 450 años luz de la Tierra en la constelación de Tauro.
"Lo emocionante es que somos capaces de detectar la luz directamente del planeta, y es la primera vez que se hace para un planeta cercano alrededor de una estrella tan joven", dijo Johns-Krull, profesor de física y astronomíay coautor de un estudio que se publicará en AAS Letras del diario astrofísico . "La forma más valiosa de aprender cómo se forman los planetas es estudiar planetas, como CI Tau b, que todavía se están formando o se acaban de formar".
Durante décadas, la mayoría de los astrónomos creyeron que planetas gigantes como Júpiter y Saturno se formaron lejos de sus estrellas durante períodos de 10 millones de años o más. Pero el descubrimiento de docenas de "Júpiter calientes" condujo a nuevos modelos teóricos que describen cómo podrían formarse tales planetas.
Johns-Krull dijo que la edad de CI Tau b lo convirtió en el candidato perfecto para la observación con el Espectrógrafo infrarrojo de rejilla de inmersión IGRINS, un instrumento único de alta resolución que se usó durante las observaciones de CI Tau b del Harlan de 2.7 metros del Observatorio McDonaldTelescopio J. Smith y el Telescopio Discovery Channel de 4.3 metros del Observatorio Lowell.
Debido a que cada elemento atómico y molécula en una estrella emite luz desde un conjunto único de longitudes de onda, los astrónomos pueden buscar firmas específicas o líneas espectrales, para ver si un elemento está presente en una estrella o planetas distantes. Las líneas espectrales también pueden revelarla temperatura y densidad de una estrella y qué tan rápido se mueve
Prato dijo que el equipo de investigación utilizó las líneas espectrales del monóxido de carbono para distinguir la luz emitida por el planeta de la luz emitida por la estrella cercana.
"Muchas de las líneas espectrales que están en el planeta también están en la estrella", dijo Prato. "Si el planeta y la estrella estuvieran estacionarios, sus líneas espectrales se combinarían y no podríamos saberlolo que era de la estrella y lo que era del planeta. Pero debido a que el planeta orbita rápidamente a la estrella, sus líneas cambian dramáticamente de un lado a otro. Podemos restar las líneas de la estrella y ver solo las líneas del planeta. Y de ellas, nosotrospuede determinar qué tan brillante es el planeta, en relación con la estrella, lo que nos dice algo sobre cómo se formó "
Esto se debe a que el brillo de una estrella o planeta depende de su tamaño y temperatura.
"La evidencia de observación directa de la masa y el brillo de CI Tau b es particularmente útil porque también sabemos que orbita alrededor de una estrella muy joven", dijo Laura Flagg, estudiante de doctorado de Rice, autora principal del próximo estudio ".de los Júpiter calientes que hemos encontrado orbitan alrededor de estrellas de mediana edad. La edad de CI Tau da una fuerte restricción para poner a prueba los modelos: ¿Pueden producir un planeta tan brillante y tan masivo en tan poco tiempo? "
El análisis de Flagg de las líneas espectrales del monóxido de carbono mostró que CI Tau b tiene una masa de 11,6 Júpiter y es aproximadamente 134 veces más débil que su estrella madre. Prato dijo que proporciona una fuerte evidencia de que se formó a través de un "arranque en caliente", una teoríamodelo que describe cómo las inestabilidades gravitacionales podrían formar planetas gigantes más rápidamente que los modelos tradicionales.
Prato dijo que el nuevo estudio proporciona un criterio empírico único para medir teorías rivales.
"Aproximadamente a los 2 millones de años, CI Tau b es, con mucho, el Júpiter caliente más joven detectado directamente", dijo. "Ahora tenemos una masa y brillo para ello, la única masa y brillo medidos directamente para un joven calienteJúpiter, y eso proporciona pruebas muy fuertes para los modelos de formación planetaria ".
IGRINS, que fue diseñado por el coautor del estudio Daniel Jaffe, de la Universidad de Texas en Austin, utiliza una rejilla de difracción basada en silicio para mejorar tanto la resolución como el número de bandas espectrales del infrarrojo cercano que se pueden observar desde objetos distantes comoCI Tau b y su estrella madre. IGRINS fue trasladado de McDonald a Lowell a mitad del estudio.
Otros coautores incluyen a Larissa Nofi y Joe Llama del Observatorio Lowell, y Kendall Sullivan y Gregory Mace de ambos UT Austin y su Observatorio McDonald. La investigación fue apoyada por Rice, la National Science Foundation AST-1461918, AST-1229522y AST-1702267, UT Austin, el Instituto de Astronomía y Ciencias Espaciales de Corea, NASA 18-XRP18_2-0138 y el Observatorio Lowell.
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Materiales proporcionado por Universidad de Rice . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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