Los astrónomos han encontrado un nuevo exoplaneta que podría alterar la teoría actual de la formación de planetas. Con una masa entre la de Neptuno y Saturno, y su ubicación más allá de la "línea de nieve" de su estrella anfitriona, Se suponía que un mundo extraño de esta escala era raro.

Aparna Bhattacharya, un investigador postdoctoral de la Universidad de Maryland y el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA (GSFC), lideró el equipo que hizo el descubrimiento, que se anunció hoy durante una conferencia de prensa en la 233ª Reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense en Seattle.

Usando la cámara de infrarrojos cercanos, Instrumento de segunda generación (NIRC2) en el telescopio Keck II de 10 metros del Observatorio W. M. Keck en Maunakea, Hawaii y el instrumento Wide Field Camera 3 (WFC3) en el Telescopio Espacial Hubble, los investigadores tomaron imágenes simultáneas de alta resolución del exoplaneta, llamado OGLE-2012-BLG-0950Lb, permitiéndoles determinar su masa.

"Nos sorprendió ver que la masa salía justo en el medio de la brecha de masa del planeta gigante intermedio predicha, "dijo Bhattacharya." ¡Es como encontrar un oasis en medio del desierto de exoplanetas! "

"Estoy muy satisfecho con la rapidez con la que Aparna completó el análisis, "dijo el coautor David Bennett, un científico investigador senior en la Universidad de Maryland y GSFC. "Tuvo que desarrollar algunos métodos nuevos para analizar estos datos, un tipo de análisis que nunca antes se había hecho".

En una extraña sincronización de eventos, otro equipo de astrónomos (que incluía a Bhattacharya y Bennett) publicó un análisis estadístico casi al mismo tiempo que mostraba que esos planetas de masa sub-Saturno no son raros después de todo.

"Estábamos acabando el análisis cuando llegaron las mediciones de masa de OGLE-2012- BLG-0950Lb, ", dijo el autor principal Daisuke Suzuki del Instituto de Ciencia Espacial y Astronáutica de Japón." Este planeta confirmó nuestra interpretación del estudio estadístico ".

Los resultados de los equipos en OGLE-2012-BLG-0950Lb se publican en la edición de diciembre de The Diario astronómico y el estudio estadístico fue publicado en la edición del 20 de diciembre de la Cartas de revistas astrofísicas .

OGLE-2012-BLG-0950Lb estaba entre los planetas sub-Saturno en el estudio estadístico; todos fueron detectados a través de microlentes, el único método actualmente lo suficientemente sensible para detectar planetas con menos masa que la de Saturno en órbitas similares a las de Júpiter.

La microlente aprovecha una consecuencia de la teoría de la relatividad general de Einstein:la flexión y el aumento de la luz cerca de un objeto masivo como una estrella, produciendo una lente natural en el cielo. En el caso de OGLE-2012-BLG-0950Lb, la luz de una estrella de fondo distante fue magnificada por OGLE-2012-BLG-0950L (la estrella anfitriona del exoplaneta) en el transcurso de dos meses mientras pasaba cerca de la alineación perfecta en el cielo con la estrella de fondo.

Analizando cuidadosamente la luz durante la alineación, se observó una atenuación inesperada con una duración de aproximadamente un día, revelando la presencia de OGLE-2012-BLG-0950Lb a través de su propia influencia en la lente.

Metodología

OGLE-2012-BLG-0950Lb fue detectado por primera vez por los telescopios de estudio de microlentes del Experimento óptico de lentes gravitacionales (OGLE) y las colaboraciones de Observaciones de microlente en astrofísica (MOA).

El equipo de Bhattacharya luego realizó observaciones de seguimiento utilizando el poderoso sistema de óptica adaptativa del Observatorio Keck en combinación con NIRC2.

"Las observaciones de Keck nos permitieron determinar que el planeta de tamaño sub-Saturno o superneptuno tiene una masa 39 veces mayor que la de la Tierra, y que su estrella anfitriona es 0,58 veces la masa del Sol, ", dijo Bennett." Midieron la separación del sistema planetario de primer plano de la estrella de fondo. Esto nos permitió calcular la geometría completa del evento de microlente. Sin estos datos, solo conocíamos la relación de masa estrella-planeta, no las masas individuales ".

Para el estudio estadístico, El equipo de Suzuki y el MOA analizaron las propiedades de 30 planetas sub-Saturno encontrados por microlente y los compararon con las predicciones de la teoría de acreción del núcleo.

Desafiando la teoría

Lo que es único sobre el método de microlente es su sensibilidad a los planetas sub-Saturno como OGLE-2012-BLG-0950Lb que orbitan más allá de la "línea de nieve" de sus estrellas anfitrionas.

La línea de nieve o línea helada, es la distancia en un sistema solar joven, (también conocido como disco protoplanetario) en el que hace suficiente frío para que el agua se condense en hielo. En y más allá de la línea de nieve hay un aumento dramático en la cantidad de material sólido necesario para la formación de planetas. Según la teoría de acreción central, Se cree que los sólidos se acumulan en núcleos planetarios primero a través de procesos químicos y luego gravitacionales.

"Un proceso clave de la teoría de la acumulación de núcleos se llama" acumulación de gas descontrolada, ", dijo Bennett." Se cree que los planetas gigantes comienzan su proceso de formación al recolectar una masa central de aproximadamente 10 veces la masa terrestre en roca y hielo. En este punto, comienza una lenta acumulación de hidrógeno y helio hasta que la masa se ha duplicado. Luego, Se espera que la acumulación de hidrógeno y helio se acelere exponencialmente en este proceso de acumulación de gas descontrolado. Este proceso se detiene cuando se agota el suministro. Si el suministro de gas se detiene antes de que se detenga la acumulación descontrolada, obtenemos planetas de "Júpiter fallido" con masas de 10 a 20 masas terrestres (como Neptuno) ".

El escenario de acumulación de gas descontrolado de la teoría de la acumulación de núcleo predice que se espera que planetas como OGLE-2012-BLG-0950Lb sean raros. Con 39 veces la masa de la Tierra, Se cree que los planetas de este tamaño continúan a través de una etapa de rápido crecimiento, terminando en un planeta mucho más masivo. Este nuevo resultado sugiere que el escenario de crecimiento desbocado puede necesitar una revisión.

El equipo de Suzuki comparó la distribución de las proporciones de masa planeta-estrella encontradas por microlente con las distribuciones predichas por la teoría de acreción del núcleo.

Descubrieron que el proceso de acumulación descontrolada de gas de la teoría de la acreción del núcleo predice aproximadamente 10 veces menos planetas gigantes de masa intermedia como OGLE-2012-BLG-0950Lb que los que se ven en los resultados de la microlente.

Esta discrepancia implica que la formación de gigantes gaseosos puede involucrar procesos que han sido pasados ​​por alto por los modelos de acreción de núcleos existentes, o que el entorno de formación del planeta varía considerablemente en función de la masa de la estrella anfitriona.

Próximos pasos

Este descubrimiento no solo ha puesto en duda una teoría establecida, it was made using a new technique that will be a key part of NASA's next big planet finding mission, the Wide Field Infra-Red Survey Telescope (WFIRST), which is scheduled to launch into orbit in the mid-2020s.

"This is exactly the method that WFIRST will use to measure the masses of the planets that it discovers with its exoplanet microlensing survey. Until WFIRST comes online, we need to develop this method with observations from our Keck Key Strategic Mission Support (KSMS) program as well as observations from Hubble, " said Bennett.

"It's very exciting to see Keck and Hubble combine forces to provide this surprising new result, " said Keck Observatory Chief Scientist John O'Meara. "And it's equally exciting to know that we can make these kind of advances today to help facilitate the best science from WFIRST and Keck's partnership in the future."

The NASA Keck KSMS program will continue to make follow-up observations of microlensing events detected by telescopes on the ground and in space.