Por primera vez, Los astrónomos del MIT y 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 rodeado por un gigante gaseoso que mide ocho veces la masa de Júpiter, uno de los exoplanetas más masivos que se conocen en la actualidad. El planeta, llamado HAT-P-2b, rastrea su estrella en una órbita muy excéntrica, volando muy cerca y alrededor de la estrella, luego lanzándose lejos antes de eventualmente 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 descubrió que el brillo de la estrella parece oscilar ligeramente cada 87 minutos. En particular, la estrella parece vibrar en armónicos exactos, o múltiplos de la frecuencia orbital del planeta:la velocidad a la que el planeta gira alrededor de 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 brillar la superficie fundida de la estrella, o pulso, en respuesta.

"Pensamos que los planetas no pueden realmente excitar a sus estrellas, pero encontramos que este lo hace, "dice Julien de Wit, un postdoctorado en el Departamento de Tierra del MIT, Ciencias Atmosféricas y Planetarias. "Existe un vínculo físico entre los dos, pero en esta etapa, en realidad no podemos explicarlo. Así que estas son pulsaciones misteriosas inducidas por la compañera de la estrella ".

De Wit es el autor principal de un artículo que detalla los resultados, publicado hoy en Cartas de revistas astrofísicas .

Tomando el pulso

El equipo encontró 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, que puede dar pistas sobre los patrones y la composición del viento de una atmósfera.

Con este objetivo en mente, el equipo vio HAT-P-2 como un sistema ideal:debido a que el planeta tiene una órbita excéntrica, oscila entre temperaturas extremas, torneado
frío mientras se aleja de su estrella, luego se calienta rápidamente mientras se balancea extremadamente cerca.

"La estrella vierte una enorme cantidad de energía en 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, tomado intermitentemente 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 un montón de observaciones que permitan detectar las señales increíblemente diminutas necesarias 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 se acercó más, 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, en forma de calor, transferido al planeta.

Cada vez que el planeta pasaba por detrás de la estrella, los investigadores vieron algo inesperado:en lugar de una línea plana, que representa una caída momentánea cuando el planeta está enmascarado por su estrella, observaron pequeños picos:oscilaciones en la luz de la estrella, con un período de unos 90 minutos, eso 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, ambas millas de distancia ".

Muchas teorías, un gran misterio

Las pulsaciones estelares pueden ocurrir constantemente cuando la superficie de una estrella hierve y gira naturalmente. Pero las diminutas pulsaciones detectadas por De Wit y sus colegas parecen estar en consonancia con la órbita del planeta. Las señales concluyeron, no debe deberse a nada en la propia estrella, sino al planeta que circunda o un efecto en los instrumentos de Spitzer.

Los investigadores descartaron este último después de modelar todos los posibles efectos instrumentales, como la vibración, que pudo haber afectado las medidas, 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 uno realmente puede distorsionar al otro, libera la distorsión, y el otro vibra. Pero no esperábamos que esto sucediera con un planeta, ni siquiera con uno tan masivo como este ".

"Esto es realmente emocionante porque, si nuestras interpretaciones son correctas, nos dice que los planetas pueden tener un impacto significativo en los fenómenos físicos que operan en sus estrellas anfitrionas, "dice la coautora Victoria Antoci, un postdoctorado en la Universidad de Aarhus en Dinamarca. "En otras palabras, la estrella 'sabe' acerca de su planeta y reacciona a su presencia ".

El equipo tiene algunas teorías sobre cómo el planeta podría estar haciendo que su estrella lata. Por ejemplo, tal vez la atracción gravitacional transitoria del planeta esté perturbando a la estrella lo suficiente como para inclinarla hacia una fase autopulsante. Hay estrellas que palpitan naturalmente, 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 raíz de 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 es completa, ", dice De Wit." Así que tendremos que seguir adelante y averiguar qué está pasando allí ".

Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un sitio popular que cubre noticias sobre la investigación del MIT, innovación y docencia.