Observaciones con el telescopio espacial Hubble de la NASA/ESA han revelado cómo el gas y el polvo se están introduciendo lentamente en un planeta en formación a 370 años luz a medida que acumula masa durante millones de años.
Los investigadores que utilizaron el Hubble midieron directamente la tasa de crecimiento masivo de PDS 70b por primera vez utilizando las sensibilidades ultravioleta únicas del observatorio para capturar la radiación del gas extremadamente caliente que cae sobre el planeta.
El mundo masivo, del tamaño de Júpiter, orbita aproximadamente a la misma distancia que Urano del Sol, aunque se arrastra a través de una maraña de gas y polvo a medida que se mueve a través del sistema solar.
El planeta, que comenzó a formarse hace aproximadamente 5 millones de años, puede estar al final de su proceso de formación. Los hallazgos de los investigadores abren una nueva forma de estudiar la formación de planetas que podría ayudar a otros astrónomos que buscan aprender más sobre cómo crecen los planetas gigantes en sistemas solares remotos. «Simplemente no sabemos mucho sobre cómo crecen los planetas gigantes», dijo en un comunicado Brendan Bowler de la Universidad de Texas en Austin.
«Este sistema planetario nos da la primera oportunidad de presenciar la caída de material sobre un planeta. Nuestros resultados abren una nueva área para esta investigación». Aunque hasta ahora se han catalogado más de 4 mil exoplanetas, hasta la fecha solo unos 15 han sido captados directamente por telescopios. Y los planetas están tan lejos y son tan pequeños que son simplemente puntos en las mejores fotos.
La nueva técnica del equipo para usar el Hubble para obtener imágenes directas de este planeta allana una nueva ruta para futuras investigaciones de exoplanetas, especialmente durante los años de formación de un planeta.
Este enorme exoplaneta orbita la estrella 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 ubicado 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. «Este es el planeta genuino más joven que el Hubble jamás haya imaginado directamente». A sus jóvenes 5 millones de años, el planeta todavía está recolectando material y acumulando masa.
Hubble capta auroras en el polo norte de Saturno La sensibilidad a la luz ultravioleta (UV) del Hubble ofrece una mirada única a la radiación del gas extremadamente caliente que cae sobre el planeta. «Las observaciones de Hubble nos permitieron estimar con qué velocidad está ganando masa el planeta», agregó Zhou.
Las observaciones UV, que se suman al cuerpo de investigación sobre este planeta, permitieron al equipo medir directamente la tasa de crecimiento masivo del planeta por primera vez. El mundo remoto ya ha aumentado hasta cinco veces la masa de Júpiter durante un período de aproximadamente 5 millones de años.
La actual tasa de acreción medida ha disminuido hasta el punto en que, si la tasa se mantuviera estable durante otro millón de años, el planeta solo aumentaría aproximadamente una centésima parte adicional de la masa de Júpiter. Zhou y Bowler enfatizan que estas observaciones son una sola instantánea en el tiempo: se requieren 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 el final de su proceso de formación».
El joven sistema PDS 70 está lleno de un disco primordial de gas y polvo que proporciona combustible para alimentar el crecimiento de los planetas en todo el sistema. El planeta PDS 70b está rodeado por su propio disco de gas y polvo que extrae material del disco circunestelar mucho más grande.
Los investigadores plantean la hipótesis de que las líneas del campo magnético se extienden desde su disco circumplanetario hasta la atmósfera del exoplaneta y canalizan material hacia la superficie del planeta. «Si este material sigue las columnas del disco al planeta, causaría puntos calientes locales Estos puntos calientes podrían ser al menos 10 veces más calientes que la temperatura del planeta», explicó Zhou.
Se descubrió que estos parches calientes brillaban intensamente a la luz ultravioleta. Estas observaciones ofrecen información sobre cómo se formaron los planetas gigantes gaseosos alrededor de nuestro sol hace 4 mil 600 millones de años. Júpiter puede haberse acumulado en un disco circundante de material que cae. Sus lunas principales también se habrían formado a partir de las sobras de ese disco. Un desafío para el equipo fue superar el resplandor de la estrella madre.
PDS 70b orbita aproximadamente a la misma distancia que Urano del Sol, pero su estrella es más de 3 mil veces más brillante que el planeta en longitudes de onda ultravioleta. Mientras Zhou procesaba las imágenes, eliminó con mucho cuidado el resplandor de la estrella para dejar solo la luz emitida por el planeta.
Al hacerlo, mejoró el límite de cómo de cerca puede estar un planeta de su estrella en las observaciones del Hubble en un factor de cinco.