Las nuevas observaciones muestran que el ecuador estelar (derecha) está alineado con el plano orbital del planeta Beta Pictoris b (centro) y el plano del disco extendido de material de desecho que rodea el sistema (izquierda). Crédito:ESO / A.M. Lagrange; ESO / A.M. Crédito del consorcio Lagrange / SPHERE:Stefan Kraus
Los astrónomos han realizado la primera medición de la alineación de la órbita de espín para un planeta distante 'super-Júpiter', demostrando una técnica que podría permitir avances en la búsqueda para comprender cómo se forman y evolucionan los sistemas exoplanetarios.
Un equipo internacional de científicos, dirigido por el profesor Stefan Kraus de la Universidad de Exeter, ha realizado las mediciones del exoplaneta Beta Pictoris b, ubicado a 63 años luz de la Tierra.
El planeta, encontrado en la constelación de Pictor, tiene una masa de alrededor de 11 veces la de Júpiter y orbita una estrella joven en una órbita similar a la de Saturno en nuestro sistema solar.
El estudio, publicado hoy (29 de junio de 2020) en el Cartas de revistas astrofísicas , marca la primera vez que los científicos han medido la alineación de la órbita de espín para un sistema planetario con imágenes directas.
Crucialmente, Los resultados brindan una nueva perspectiva para mejorar nuestra comprensión de la historia de la formación y la evolución del sistema planetario.
El profesor Kraus dijo:"El grado en que una estrella y una órbita planetaria están alineadas entre sí nos dice mucho sobre cómo se formó un planeta y si varios planetas en el sistema interactuaron dinámicamente después de su formación".
Algunas de las primeras teorías del proceso de formación de planetas fueron propuestas por destacados astrónomos del siglo XVIII Kant y Laplace. Notaron que las órbitas de los planetas del sistema solar están alineadas entre sí, y con el eje de rotación del Sol, y concluyó que el sistema solar se formó a partir de un disco protoplanetario aplanado y giratorio.
"Fue una gran sorpresa cuando se descubrió que más de un tercio de todos los exoplanetas cercanos orbitan a su estrella anfitriona en órbitas desalineadas con respecto al ecuador estelar". dijo el profesor Kraus.
Para derivar el eje de rotación estelar de Beta Pictoris, el equipo utilizó el modo único de alta resolución angular y espectral de VLTI / GRAVITY para medir los cambios en la posición del centroide en la línea de absorción de Brackett-gamma de hidrógeno en escalas de micro-segundos de arco. En la parte desplazada al azul de la línea de absorción, el centroide de la emisión se desplaza hacia el noreste, lo que indica que el hemisferio suroeste de la estrella se está acercando al observador. Crédito:Stefan Kraus
"Incluso se encontró que algunos exoplanetas orbitan en la dirección opuesta a la dirección de rotación de la estrella. Estas observaciones desafían la percepción de la formación de planetas como un proceso ordenado y ordenado que tiene lugar en un disco coplanar y geométricamente delgado".
Para el estudio, los investigadores idearon un método innovador que mide el diminuto desplazamiento espacial de menos de una milmillonésima de grado causado por la rotación de Beta Pictoris.
El equipo utilizó el instrumento GRAVITY en el VLTI, que combina la luz de los telescopios separados a 140 metros de distancia, para realizar las mediciones. Descubrieron que el eje de rotación estelar está alineado con los ejes orbitales del planeta Beta Pictoris by su disco de escombros extendido.
"La absorción de gas en la atmósfera estelar provoca un pequeño desplazamiento espacial en las líneas espectrales que se pueden utilizar para determinar la orientación del eje de rotación estelar". dijo el Dr. Jean-Baptiste LeBouquin, astrónomo de la Universidad de Grenoble en Francia y miembro del equipo.
"El desafío es que este desplazamiento espacial es extremadamente pequeño:aproximadamente 1/100 del diámetro aparente de la estrella, o el equivalente al tamaño de una pisada humana en la luna vista desde la Tierra ".
Los resultados muestran que el sistema Beta Pictoris está tan bien alineado como nuestro propio sistema solar. Este hallazgo favorece la dispersión planeta-planeta como causa de las oblicuidades orbitales que se observan en sistemas más exóticos con Hot Júpiter.
Sin embargo, Se requerirán observaciones en una gran muestra de sistemas planetarios para responder a esta pregunta de manera concluyente. El equipo propone un nuevo instrumento interferométrico que les permitirá obtener estas medidas en muchos más sistemas planetarios que están a punto de ser descubiertos.
"Un instrumento dedicado de alta resolución espectral en el VLTI podría medir la alineación de la órbita de espín para cientos de planetas, incluidos los que se encuentran en órbitas de largo período. ", dijo el profesor Kraus, "Esto nos ayudará a responder a la pregunta de qué procesos dinámicos dan forma a la arquitectura de los sistemas planetarios".
