Esta ilustración del exoplaneta PDS 70b en formación reciente muestra cómo la materia puede caer sobre un mundo gigantesco a medida que crea masa. Usando la sensibilidad del Hubble a la luz ultravioleta (UV), los científicos obtuvieron una visión única de la radiación del gas extremadamente caliente que cae sobre el planeta, lo que les permite, por primera vez, medir directamente la tasa de aumento de la masa del planeta. El PDS 70b está rodeado por su propio disco de gas y polvo que succiona material del disco circunestelar mucho más grande de este sistema solar. Los científicos plantearon la hipótesis de que las líneas del campo magnético se extienden desde el disco circunlanetario hasta la atmósfera del exoplaneta y dirigen el material a la superficie del planeta. La ilustración muestra una posible configuración de acreción magnetosférica, pero la geometría detallada del campo magnético requiere un trabajo futuro para sondear. El mundo distante ya ha alcanzado cinco veces la masa de Júpiter en unos 5 millones de años, pero se prevé que esté en las etapas finales de su formación. PDS 70b orbita la enana naranja PDS 70 a unos 370 años luz de la Tierra en la constelación de Centaurus. Fuente: CIENCIA: Observatorio McDonald – Universidad de Texas, Yifan Zhou (UT) ILUSTRACIÓN: NASA, ESA, STScI, Joseph Olmsted (STScI)
¿Alguna vez has hecho un desastre en tu cocina mientras horneabas? A veces puede parecer como si hubiera harina en el aire, pero cuando le agregas mucha agua y formas la masa, el pan se vuelve más una bola. Un proceso similar tiene lugar en el vasto sistema solar conocido como PDS 70, excepto que la harina y el agua se convierten en gas y polvo. En el caso de PDS 70b, el gas y el polvo están siendo absorbidos lentamente a medida que el mundo distante acumula masa durante millones de años.
Los científicos del Hubble midieron directamente la tasa de crecimiento masivo de PDS 70b por primera vez, utilizando la sensibilidad única del observatorio al ultravioleta para capturar la radiación del gas extremadamente caliente que cae sobre el planeta. Un mundo masivo del tamaño de Júpiter orbita aproximadamente a la misma distancia que Urano del Sol, aunque atraviesa el lío de gas y polvo a medida que avanza por el Sistema Solar. Un planeta que comenzó a formarse hace unos 5 millones de años puede estar al final de su proceso de formación. Los hallazgos de los científicos abren una nueva forma de estudiar la formación planetaria que podría ayudar a otros astrónomos a aprender más sobre cómo crecen los planetas gigantes en sistemas solares distantes.
El telescopio espacial Hubble de la NASA ofrece a los astrónomos una visión poco común del planeta del tamaño de Júpiter que aún se está formando y que se alimenta de la materia que rodea a una estrella joven.
“Simplemente no sabemos mucho sobre cómo crecen los planetas gigantes”, dijo Brendan Bowler de la Universidad de Texas en Austin. “Este sistema planetario nos da la primera oportunidad de ver caer materia sobre el planeta. Nuestros resultados abren un nuevo campo para esta investigación ”.
Si bien hasta ahora se han catalogado más de 4.000 exoplanetas, hasta ahora solo unos 15 han sido fotografiados directamente con telescopios. Y los planetas son tan distantes y pequeños que son solo puntos en las mejores fotos. La nueva técnica del equipo que utiliza el Hubble para obtener imágenes directas de este planeta allana un nuevo camino para un mayor estudio de los exoplanetas, especialmente durante los años de formación planetaria.
El Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral capturó la primera imagen clara del planeta en formación PDS 70b alrededor de una estrella enana en 2018. El planeta se destaca como un punto brillante a la derecha del centro de la imagen que está oscurecido por la máscara coronográfica utilizada para bloquear la luz de la estrella central. Fuente: ESO, VLT, André B. Müller (ESO)
Este enorme exoplaneta, designado PDS 70b, orbita a la enana naranja PDS 70, que ya se sabe que tiene dos planetas en formación activa dentro de un enorme disco de polvo y gas que rodea la estrella. El sistema está a 370 años luz de la Tierra en la constelación de Centauro.
“Este sistema es tan emocionante porque podemos presenciar la formación de un planeta”, dijo Yifan Zhou, también de la Universidad de Texas en Austin. “Es el verdadero planeta más joven que el Hubble haya fotografiado”. A los 5 millones de años de edad, el planeta todavía está acumulando material y formando masa.
La sensibilidad ultravioleta (UV) del Hubble proporciona una visión única de la radiación del gas extremadamente caliente que cae sobre el planeta. “Las observaciones de Hubble nos han permitido estimar la rapidez con la que el planeta está ganando masa”, agregó Zhou.
Las observaciones UV, que enriquecieron el material de investigación en este planeta, permitieron al equipo por primera vez medir directamente la tasa de aumento de la masa del planeta. El mundo distante ya ha alcanzado cinco veces la masa de Júpiter en unos 5 millones de años. La tasa de acreción actual medida ha disminuido tanto que si la tasa permanece constante durante otro millón de años, el planeta solo aumentará en aproximadamente 1/100 la masa de Júpiter.
Zhou y Bowler enfatizan que estas observaciones son una sola instantánea a lo largo del tiempo: se necesitan más datos para determinar si la velocidad a la que el planeta agrega masa está aumentando o disminuyendo. “Nuestras mediciones sugieren que el planeta se encuentra en las etapas finales de su formación”.
Las observaciones del Hubble apuntan al planeta PDS 70b. El coronógrafo de la cámara Hubble bloquea el resplandor de la estrella central, lo que permite la observación directa del planeta. Si bien hasta ahora se han catalogado más de 4.000 exoplanetas, hasta ahora solo unos 15 han sido fotografiados directamente con telescopios. La nueva técnica del equipo que utiliza el Hubble para obtener imágenes directas de este planeta allana un nuevo camino para un mayor estudio de los exoplanetas, especialmente durante los años de formación planetaria. Fuente: CIENCIA: NASA, ESA, Observatorio McDonald – Universidad de Texas, Yifan Zhou (UT) PROCESAMIENTO DE IMÁGENES: Joseph DePasquale (STScI)
El joven sistema PDS 70 está lleno de un disco de polvo y gas primordial que proporciona combustible para impulsar el crecimiento planetario en todo el sistema. El PDS 70b está rodeado por su propio disco de gas y polvo que succiona material de un disco circunestelar mucho más grande. Los científicos plantearon la hipótesis de que las líneas del campo magnético se extienden desde el disco circunlanetario hasta la atmósfera del exoplaneta y dirigen el material a la superficie del planeta.
“Si este material siguiera las columnas desde el disco hasta el planeta, crearía puntos calientes locales”, explicó Zhou. “Estos puntos calientes podrían tener al menos 10 veces la temperatura del planeta”. Se encontró que estos puntos calientes brillan intensamente bajo la luz ultravioleta.
Estas observaciones proporcionan información sobre cómo se formaron los gigantes gaseosos alrededor de nuestro Sol hace 4.600 millones de años. Júpiter puede haberse acumulado en el disco circundante de materia que cae. Sus lunas principales también surgirían de los restos de este disco.
El desafío para el equipo era superar la brillantez de la estrella madre. PDS 70b orbita aproximadamente a la misma distancia que Urano del Sol, pero su estrella es más de 3.000 veces más brillante que el planeta en ondas ultravioleta. Mientras Zhou procesaba las imágenes, eliminó con mucho cuidado la luz de las estrellas, dejando solo la luz emitida por el planeta. De esta manera, mejoró el límite de la distancia del planeta a su estrella cinco veces en las observaciones del Hubble.
“Treinta y un años después de su lanzamiento, todavía estamos encontrando nuevas formas de usar Hubble”, agregó Bowler. “La estrategia de observación y la técnica de posprocesamiento de Yifan abrirán nuevas ventanas para examinar repetidamente sistemas similares e incluso el mismo sistema usando Hubble. Gracias a observaciones futuras, podríamos descubrir cuándo la mayor parte del gas y el polvo está cayendo sobre sus planetas y si lo hace a un ritmo constante ”.
Los resultados de los investigadores se publicaron en abril de 2021 en The Diario astronómico.
Proporcionado por ESA / Hubble Information Center