Miércoles 5 de Septiembre de 2018
Esta imagen del cielo alrededor de la estrella Tau Boötis fue creada a partir de las imágenes del Digitized Sky Survey 2. La estrella en sí, que es lo suficientemente brillante como para verse a simple vista, está en el centro de la imagen superior. Los picos y círculos de colores a su alrededor son creados por la refracción del telescopio y la placa fotográfica, y no son reales. El exoplaneta Tau Boötis b, orbita muy cerca de la estrella y es completamente invisible en esta imagen, pero se puede contemplar una recreación artística de cómo puede ser éste planeta, realizada a partir de los datos científicos disponibles. El planeta fue detectado directamente desde su propia luz utilizando el Very Large Telescope de ESO. Por primera vez, una nueva técnica inteligente ha permitido a los astrónomos estudiar en detalle la atmósfera de un exoplaneta, a pesar de que no pasa frente a su estrella madre. Un equipo internacional capturó directamente el débil resplandor del planeta Tau Boötis b. Han estudiado la atmósfera del planeta y medido su órbita y masa de forma precisa, en el proceso de resolver un problema que se presentó 15 años atrás. Sorprendentemente, el equipo también descubre que la atmósfera del planeta parece estar más fría en lo alto, lo contrario de lo que se esperaba.
El planeta Tau Boötis b, fue uno de los primeros exoplanetas descubiertos en 1996, y sigue siendo uno de los exoplanetas más cercanos conocidos. Aunque su estrella madre es fácilmente visible a simple vista, el planeta en sí mismo no lo es, y hasta ahora solo podía ser detectado por sus efectos gravitacionales sobre la estrella. Tau Boötis b es un gran planeta de tipo Júpiter Caliente que orbita muy cerca de su estrella madre. Como la mayoría de los exoplanetas, este planeta no transita el disco de su estrella respecto a la perspectiva desde la Tierra. Hasta ahora, estos tránsitos fueron esenciales para permitir el estudio de las atmósferas calientes de los exoplanetas del tipo Júpiter. Cuando un planeta pasa frente a su estrella, imprime las propiedades de la atmósfera sobre la luz de la estrella. Pero Tau Boötis b no lo hace, sin embargo después de muchos años, los astrónomos han logrado investigar la estructura de la atmósfera de Tau Boötis b y deducir su masa con precisión. El equipo utilizó el instrumento CRIRES del VLT. Combinaron observaciones infrarrojas de alta calidad en longitudes de onda de aproximadamente de 2,3 micrones, con un nuevo truco inteligente para separar la débil señal del planeta de la señal más fuerte de la estrella madre.
El autor principal del estudio Matteo Brogi, del Observatorio de Leiden, en Holanda explica: "Gracias a las observaciones de alta calidad proporcionadas por VLT y CRIRES pudimos estudiar el espectro del sistema con mucho más detalle de lo que ha sido posible hasta ahora. Solo aproximadamente el 0,01% de la luz que vemos proviene del planeta y el resto de la estrella, por lo que no fue fácil". La mayoría de los planetas que orbitan otras estrellas se descubrieron por sus efectos gravitacionales provocados en sus estrellas madre, lo que limita la información que se puede obtener acerca de su masa. Al rastrear los cambios en el movimiento del planeta mientras orbita su estrella, el equipo ha determinado que Tau Boötis b orbita su estrella anfitriona en un ángulo de 44 grados respecto a nuestra línea de visión y tiene una masa seis veces mayor que la del planeta Júpiter situado en nuestro propio Sistema Solar. "Las nuevas observaciones resuelven el problema para calcular la masa de Tau Boötis b. La nueva técnica también significa que ahora podemos estudiar las atmósferas de exoplanetas que no transitan sus estrellas, así como medir sus masas con precisión, lo cual era imposible antes" , dice Ignas Snellen, co-director. autor del artículo. "Este es un gran paso hacia adelante".
Además de detectar el brillo de la atmósfera y medir la masa de Tau Boötis b, el equipo ha sondeado su atmósfera y medido la cantidad de monóxido de carbono presente, así como la temperatura a diferentes altitudes mediante una comparación entre las observaciones y los modelos teóricos. Un resultado sorprendente de este trabajo fue que las nuevas observaciones indicaban una atmósfera con una temperatura que caía más arriba. Este resultado es exactamente lo opuesto a la inversión de temperatura, un aumento de la temperatura con la altura, que se encuentra para otros exoplanetas calientes de tipo Júpiter. Las observaciones de VLT muestran que la espectroscopía de alta resolución de telescopios terrestres es una herramienta valiosa para un análisis detallado de atmósferas de exoplanetas no transitorios. La detección de diferentes moléculas en el futuro permitirá a los astrónomos aprender más sobre las condiciones atmosféricas de los planetas. Al hacer mediciones a lo largo de la órbita del planeta, los astrónomos incluso pueden rastrear los cambios atmosféricos entre la mañana y la tarde del planeta. "Este estudio muestra el enorme potencial de los telescopios terrestres actuales y futuros, como el E-ELT. Tal vez algún día podamos encontrar evidencia de actividad biológica en planetas similares a la Tierra de esta manera", concluye Ignas Snellen.
Además de detectar el brillo de la atmósfera y medir la masa de Tau Boötis b, el equipo ha sondeado su atmósfera y medido la cantidad de monóxido de carbono presente, así como la temperatura a diferentes altitudes mediante una comparación entre las observaciones y los modelos teóricos. Un resultado sorprendente de este trabajo fue que las nuevas observaciones indicaban una atmósfera con una temperatura que caía más arriba. Este resultado es exactamente lo opuesto a la inversión de temperatura, un aumento de la temperatura con la altura, que se encuentra para otros exoplanetas calientes de tipo Júpiter. Las observaciones de VLT muestran que la espectroscopía de alta resolución de telescopios terrestres es una herramienta valiosa para un análisis detallado de atmósferas de exoplanetas no transitorios. La detección de diferentes moléculas en el futuro permitirá a los astrónomos aprender más sobre las condiciones atmosféricas de los planetas. Al hacer mediciones a lo largo de la órbita del planeta, los astrónomos incluso pueden rastrear los cambios atmosféricos entre la mañana y la tarde del planeta. "Este estudio muestra el enorme potencial de los telescopios terrestres actuales y futuros, como el E-ELT. Tal vez algún día podamos encontrar evidencia de actividad biológica en planetas similares a la Tierra de esta manera", concluye Ignas Snellen.
