CI Tau b es un planeta paradójico, pero nuevas investigaciones sobre su masa, el 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 tiene solo 2 millones de años.

En la reunión de hoy de la Sociedad Astronómica Estadounidense, Los astrónomos Christopher Johns-Krull de la Universidad de Rice y Lisa Prato del Observatorio Lowell presentaron los hallazgos de un análisis espectroscópico de infrarrojo cercano de cuatro años de luz 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 podemos 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 astronomía y coautor de un estudio que se publicará en la AAS Cartas de revistas astrofísicas . "La forma más valiosa de aprender cómo se forman los planetas es estudiar los planetas, como CI Tau b, que todavía se están formando o se acaban de formar ".

Por décadas, la mayoría de los astrónomos creían que los 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 convertía en el candidato perfecto para la observación con el espectrógrafo infrarrojo de rejilla de inmersión (IGRINS), una única, instrumento de alta resolución que se utilizó durante las observaciones de CI Tau b del Telescopio Harlan J. Smith de 2,7 metros del Observatorio McDonald y del Telescopio Discovery Channel de 4,3 metros del Observatorio Lowell.

Debido a que cada elemento atómico y molécula de una estrella emite luz a partir de 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 revelar la temperatura y la 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 hay en el planeta también están en la estrella, "Dijo Prato." Si tanto el planeta como la estrella estuvieran estacionarios, sus líneas espectrales se mezclarían todas juntas, y no podríamos saber qué es de la estrella y qué es del planeta. Pero debido a que el planeta orbita rápidamente a la estrella, sus líneas cambian de un lado a otro dramáticamente. Podemos restar las líneas de la estrella y ver solo las líneas del planeta. Y de esos, podemos determinar qué tan brillante es el planeta, relativo a la estrella, que nos dice algo sobre cómo se formó ".

Eso es porque el brillo de una estrella o planeta depende tanto de su tamaño como de su temperatura.

"La evidencia de observación directa de la masa y el brillo de CI Tau b es particularmente útil porque también sabemos que orbita una estrella muy joven, "dijo Laura Flagg, estudiante de doctorado de Rice, el autor principal del próximo estudio. "La mayoría de los Júpiter calientes que hemos encontrado están orbitando estrellas de mediana edad. La edad de CI Tau impone una restricción estricta para poner a prueba 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 eso proporciona una fuerte evidencia de que se formó a través de un "inicio en caliente, "un modelo teórico 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 las teorías en competencia.

"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 él, la única masa y brillo medidos directamente para un Júpiter joven y caliente, y eso proporciona pruebas muy sólidas para los modelos de formación de planetas ".

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 como CI Tau by su estrella madre. IGRINS se trasladó de McDonald a Lowell a la mitad del estudio.

Otros coautores incluyen a Larissa Nofi y Joe Llama del Observatorio Lowell, y Kendall Sullivan y Gregory Mace de UT Austin y su Observatorio McDonald.