SPHERE, un instrumento buscador de planetas instalado en el VLT (Very Large Telescope) de ESO, ha captado la primera imagen confirmada de un planeta formándose en el polvoriento disco que rodea a una estrella joven. El joven planeta está haciéndose camino a través del disco primordial de gas y polvo que rodea a la joven estrella PDS 70. Los datos sugieren que la atmósfera del planeta es nubosa.
Un equipo de astrónomos, liderado por un grupo del Instituto Max Planck de Astronomía, en Heidelberg (Alemania), con la participación de Alice Zurlo, académica del Núcleo de Astronomía UDP, ha captado una espectacular instantánea de formación planetaria alrededor de la joven estrella enana PDS 70. Utilizando el instrumento SPHERE, instalado en el VLT (Very Large Telescope) de ESO —uno de los instrumentos de búsqueda de planetas más potente del momento—, el equipo internacional ha realizado la primera detección firme de un planeta joven, llamado PDS 70b, hendiendo un camino a través del material que rodea a la joven estrella (y a partir del cual se forman planetas) [1].
El instrumento SPHERE también permitió al equipo medir el brillo del planeta en diferentes longitudes de onda, lo que, a su vez, permite deducir las propiedades de su atmósfera.
El VIDEO muestra la primera imagen confirmada de un planeta recién nacido, junto con animaciones artísticas de su entorno. Crédito: ESO
El planeta destaca claramente en las nuevas observaciones, visible como un punto brillante a la derecha del centro ennegrecido de la imagen. Se encuentra aproximadamente a 3.000 millones de kilómetros de la estrella central, lo cual equivale a la distancia entre Urano y el Sol. El análisis muestra que PDS 70b es un planeta gaseoso gigante con una masa unas cuantas veces la de Júpiter. La superficie del planeta tiene una temperatura de aproximadamente 1000° C, mucho más caliente que cualquier planeta de nuestro Sistema Solar.
La región oscura en el centro de la imagen se debe al uso de un coronógrafo, una máscara que bloquea la luz cegadora de la estrella central y permite a los astrónomos detectar a sus compañeros planetarios del disco, mucho más tenues. Sin esta máscara, la débil luz del planeta sería totalmente superada por el intenso brillo de PDS 70.
“Estos discos alrededor de estrellas jóvenes son los lugares en los que nacen los planetas, pero hasta ahora sólo un puñado de observaciones han detectado indicios de planetas bebé en ellos”, explica Miriam Keppler, que lidera el equipo detrás del descubrimiento del planeta PDS 70, aún en formación. “El problema es que, hasta ahora, la mayoría de estos candidatos a planeta podrían ser solo fenómenos en el disco”.
El descubrimiento del joven compañero de PDS 70 es un emocionante resultado científico que ya ha merecido una investigación más profunda. En los últimos meses, un segundo equipo, que implica a muchos de los astrónomos del equipo del descubrimiento, incluyendo a Keppler, ha seguido estudiando las observaciones iniciales para investigar al nuevo compañero planetario de PDS 70 con más detalle. No solo han obtenido la espectacular imagen del planeta que se muestra aquí, sino que fueron incluso capaces de obtener un espectro del planeta. El análisis de este espectro indicó que su atmósfera está turbia.
Esta espectacular imagen captada por el instrumento SPHERE, instalado en el VLT (Very Large Telescope) de ESO, es la primera imagen clara de un planeta en plena formación alrededor de la estrella enana PDS 70. El planeta se distingue claramente como un punto brillante a la derecha del centro de la imagen, que está oscurecida por la máscara del coronógrafo utilizada para bloquear la luz cegadora de la estrella central. Crédito: ESO/A. Müller et al.
El compañero planetario de PDS 70 ha escavado un disco de transición (un disco protoplanetario con un gigantesco “hueco” en el centro). Estas brechas internas se conocen desde hace décadas y se ha especulado con que fueran fruto de la interacción entre el disco y el planeta. Ahora, por primera vez, podemos ver el planeta.
“Los resultados de Keppler ofrecen una nueva perspectiva sobre las primeras etapas de evolución planetaria, que son complejas y que no comprendemos del todo”
comenta André Müller, líder del segundo equipo que investiga al joven planeta.
“Necesitábamos observar un planeta en el disco de una estrella joven para comprender realmente los procesos de formación planetaria”.
Determinando las propiedades atmosféricas y físicas del planeta, los astrónomos son capaces de probar modelos teóricos de formación planetaria.
Esta visión del nacimiento de un planeta bañado en polvo ha sido posible gracias a las impresionantes capacidades tecnológicas del instrumento SPHERE de ESO, que estudia exoplanetas y discos alrededor de estrellas cercanas utilizando una técnica conocida como imagen de alto contraste, todo un reto. Incluso bloqueando la luz de una estrella con un coronógrafo, SPHERE debe aplicar estrategias de observación concebidas de un modo inteligente y técnicas de procesamiento de datos para filtrar la señal de los débiles compañeros planetarios alrededor de estrellas jóvenes brillantes [2] en múltiples longitudes de onda y en diferentes épocas.
Thomas Henning, director del Instituto Max Planck de Astronomía y líder de los equipos, resume la aventura científica:
“Después de más de una década de enormes esfuerzos para construir esta máquina de alta tecnología, ¡ahora SPHERE nos permite recoger lo sembrado con el descubrimiento de planetas bebé!”.
Notas
[1] Las imágenes del disco y del planeta y el espectro del planeta han sido captados durante el desarrollo de dos programas de sondeo llamados SHINE (SpHere INfrared survey for Exoplanets, sondeo de exoplanetas en el infrarrojo con SPHERE) y DISK (sondeo de SPHERE para discos circunestelares). SHINE pretende obtener imágenes de 600 estrellas jóvenes cercanas en el infrarrojo cercano utilizando el alto contraste y la alta resolución angular de SPHERE para descubrir y caracterizar nuevos exoplanetas y sistemas planetarios. DISK explora sistemas planetarios jóvenes conocidos y sus discos circunestelares para estudiar las condiciones iniciales de la formación planetaria y la evolución de las arquitecturas planetarias.
[2] Con el fin de extraer la débil señal del planeta junto a la brillante estrella, los astrónomos utilizan un sofisticado método que se beneficia de la rotación de la Tierra. En este modo de observación, SPHERE toma continuamente imágenes de la estrella durante un período de varias horas, manteniendo el instrumento tan estable como sea posible. Como consecuencia, el planeta parece girar lentamente, cambiando su ubicación en la imagen con respecto al halo estelar. Mediante elaborados algoritmos numéricos, las imágenes individuales se combinan de tal manera que todas las partes de la imagen que no parecen moverse durante la observación, como la señal de la propia estrella, se filtran. Esto deja sólo aquellos objetos que se mueven aparentemente — haciendo visible el planeta.
Información adicional
Este trabajo de investigación se ha presentado en dos artículos científicos titulados: “Discovery of a planetary-mass companion within the gap of the transition disk around PDS 70” y “Orbital and atmospheric characterization of the planet within the gap of the PDS 70 transition disk”, ambos publicados en la revista Astronomy & Astrophysics.