A medida que los planetas se forman en el remolino de gas y polvo alrededor de las estrellas jóvenes, parece haber un punto dulce donde se congregan la mayoría de los gigantes gaseosos grandes, similares a Júpiter, centrados alrededor de la órbita donde Júpiter se encuentra hoy en nuestro propio sistema solar.
La ubicación de este punto dulce es entre 3 y 10 veces la distancia que la Tierra se encuentra de nuestro sol 3-10 unidades astronómicas, o UA. Júpiter está a 5.2 UA de nuestro sol.
Esa es solo una de las conclusiones de un análisis sin precedentes de 300 estrellas capturadas por el Gemini Planet Imager, o GPI, un detector infrarrojo sensible montado en el telescopio Gemini Sur de 8 metros en Chile.
GPI Exoplanet Survey, o GPIES, es uno de los dos grandes proyectos que buscan exoplanetas directamente, bloqueando la luz de las estrellas y fotografiando los planetas mismos, en lugar de buscar oscilaciones reveladoras en la estrella, el método de velocidad radial,o para los planetas que cruzan delante de la estrella: la técnica de tránsito. La cámara GPI es sensible al calor emitido por los planetas y las enanas marrones recientemente formados, que son más masivos que los planetas gigantes gaseosos, pero aún son demasiado pequeños para provocar la fusión.y convertirse en estrellas.
El análisis de las primeras 300 de más de 500 estrellas encuestadas por GPIES, publicado el 12 de junio en el El diario astronómico , "es un hito", dijo Eugene Chiang, profesor de astronomía de UC Berkeley y miembro del grupo de teoría de la colaboración. "Ahora tenemos excelentes estadísticas sobre la frecuencia con la que ocurren los planetas, su distribución de masa y qué tan lejos están de sus estrellasEs el análisis más completo que he visto en este campo ".
El estudio complementa encuestas anteriores de exoplanetas contando planetas entre 10 y 100 UA, un rango en el que la encuesta de tránsito del Kepler Space Telescope y las observaciones de velocidad radial es poco probable que detecten planetas. Fue dirigido por Eric Nielsen, un científico investigador del KavliInstituto de Astrofísica y Cosmología de Partículas en la Universidad de Stanford, e involucró a más de 100 investigadores en 40 instituciones en todo el mundo, incluida la Universidad de California, Berkeley.
Un nuevo planeta, una nueva enana marrón
Desde que comenzó la encuesta GPIES hace cinco años, el equipo ha fotografiado seis planetas y tres enanas marrones que orbitan estas 300 estrellas. El equipo estima que alrededor del 9 por ciento de las estrellas masivas tienen gigantes gaseosos entre 5 y 13 masas de Júpiter más allá de una distancia de 10AU, y menos del 1 por ciento tienen enanas marrones entre 10 y 100 UA.
El nuevo conjunto de datos proporciona información importante sobre cómo y dónde se forman los objetos masivos dentro de los sistemas planetarios.
"Al salir de la estrella central, los planetas gigantes se vuelven más frecuentes. Alrededor de 3 a 10 UA, la tasa de ocurrencia alcanza su punto máximo", dijo Chiang. "Sabemos que alcanza su punto máximo porque los estudios de Kepler y velocidad radial encuentran un aumento en eltasa, pasando de Júpiter caliente muy cerca de la estrella a Júpiter a unas pocas UA de la estrella. GPI ha completado el otro extremo, pasando de 10 a 100 UA, y descubriendo que la tasa de ocurrencia cae; los planetas gigantes se encuentran con mayor frecuenciaa 10 de 100. Si combina todo, hay un punto óptimo para la ocurrencia de un planeta gigante alrededor de 3 a 10 UA ".
"Con futuros observatorios, particularmente el Telescopio de Treinta Metros y ambiciosas misiones espaciales, comenzaremos a obtener imágenes de los planetas que residen en el punto ideal para estrellas parecidas al sol", dijo el miembro del equipo Paul Kalas, profesor adjunto de UC Berkeley.astronomía.
La encuesta de exoplanetas descubrió solo un planeta previamente desconocido - 51 Eridani b, casi tres veces la masa de Júpiter - y una enana marrón previamente desconocida - HR 2562 B, con un peso de aproximadamente 26 masas de Júpiter. Ninguno de los giganteslos planetas fotografiados estaban alrededor de estrellas similares al Sol. En cambio, los planetas gigantes de gas fueron descubiertos solo alrededor de estrellas más masivas, al menos un 50 por ciento más grandes que nuestro sol, o 1,5 masas solares.
"Dado lo que nosotros y otras encuestas hemos visto hasta ahora, nuestro sistema solar no se parece a otros sistemas solares", dijo Bruce Macintosh, investigador principal de GPI y profesor de física en Stanford. "No tenemostantos planetas empaquetados tan cerca del sol como lo hacen con sus estrellas y ahora tenemos evidencia tentativa de que otra forma en la que podríamos ser raros es tener este tipo de planetas de Júpiter ".
"El hecho de que los planetas gigantes sean más comunes alrededor de estrellas más masivas que las estrellas similares al sol es un enigma interesante", dijo Chiang.
Debido a que muchas estrellas visibles en el cielo nocturno son estrellas masivas jóvenes llamadas estrellas A, esto significa que "las estrellas que puedes ver en el cielo nocturno con tu ojo tienen más probabilidades de tener planetas de masa de Júpiter a su alrededor que las estrellas más débiles quenecesitas un telescopio para ver ", dijo Kalas." Eso es genial "
El análisis también muestra que los planetas gigantes gaseosos y las enanas marrones, aunque aparentemente en un continuo de masa creciente, pueden ser dos poblaciones distintas que se formaron de diferentes maneras. Los gigantes gaseosos, hasta aproximadamente 13 veces la masa de Júpiter, parecense han formado por acumulación de gas y polvo en objetos más pequeños, de abajo hacia arriba. Enanas marrones, entre 13 y 80 masas de Júpiter, formadas como estrellas, por colapso gravitacional, de arriba hacia abajo, dentro de la misma nube de gas ypolvo que dio origen a las estrellas.
"Creo que esta es la evidencia más clara que tenemos de que estos dos grupos de objetos, planetas y enanas marrones, se forman de manera diferente", dijo Chiang. "Realmente son manzanas y naranjas".
La imagen directa es el futuro
El Gemini Planet Imager puede captar imágenes de planetas alrededor de estrellas distantes, gracias a la óptica adaptativa extrema, que detecta rápidamente las turbulencias en la atmósfera y reduce el desenfoque ajustando la forma de un espejo flexible. El instrumento detecta el calor de los cuerpos que aún brillan desde suenergía interna propia, como exoplanetas que son grandes, entre 2 y 13 veces la masa de Júpiter, y jóvenes, de menos de 100 millones de años, en comparación con la edad de nuestro Sol de 4.600 millones de años. Aunque bloquea la mayor parte de la luz dela estrella central, el resplandor todavía limita el GPI a ver solo planetas y enanas marrones lejos de las estrellas que orbitan, entre aproximadamente 10 y 100 UA.
El equipo planea analizar datos sobre las estrellas restantes en la encuesta, con la esperanza de una mayor comprensión de los tipos y tamaños más comunes de planetas y enanas marrones.
Chiang señaló que el éxito de GPIES muestra que las imágenes directas serán cada vez más importantes en el estudio de los exoplanetas, especialmente para comprender su formación.
"La imagen directa es la mejor manera de llegar a los planetas jóvenes", dijo. "Cuando los planetas jóvenes se están formando, sus estrellas jóvenes son demasiado activas, demasiado nerviosas, para que la velocidad radial o los métodos de tránsito funcionen fácilmente. Pero con la imagen directa, ver es creer."
Otros miembros del equipo de UC Berkeley son becarios posdoctorales Ian Czekala, Gaspard Duchêne, Thomas Esposito, Megan Ansdell y Rebecca Jensen-Clem, profesora de astronomía James Graham y estudiantes universitarios Jonathan Lin, Meiji Nguyen y Yilun Ma. Otros miembros del equipo incluyen Nielsen, unFranck Marchis, ex estudiante de pregrado de Berkeley, ex investigador asistente, y Marshall Perrin, Mike Fitzgerald, Jason Wang, Eve Lee y Lea Hirsch, ex estudiantes de posgrado.
La investigación fue apoyada por la National Science Foundation AST-1518332, la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio NNX15AC89G y el Nexus for Exoplanet System Science NExSS, una red de coordinación de investigación patrocinada por la Dirección de Misión Científica de la NASA NNX15AD95G.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Berkeley . Original escrito por Robert Sanders. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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