Nota de prensa

El VLT Capta el Primer Espectro Directo de un Exoplaneta

13 de Enero de 2010

A través del estudio de un sistema planetario triple que se asemeja a una versión aumentada de nuestra propia familia solar de planetas, los astrónomos han sido capaces de obtener el primer espectro directo –la “huella digital química”[1]– de un planeta orbitando una estrella distante [2]. El resultado no sólo proporciona nuevos conocimientos sobre la formación y composición del planeta sino que representa un hito en la búsqueda de vida en otras partes en el Universo.

“El espectro de un planeta es como una huella digital. Proporciona información clave sobre los elementos químicos presentes en la atmósfera del planeta”, dice Markus Janson, autor principal de un artículo que informa de los nuevos hallazgos. “Con esta información podemos entender mejor cómo se formó el planeta y, en el futuro, podríamos incluso ser capaces de encontrar signos indicativos de la presencia de vida”.

Los investigadores obtuvieron el espectro de un exoplaneta gigante que orbita la brillante y muy joven estrella HR 8799. El sistema está a unos 130 años-luz de la Tierra. La estrella tiene 1,5 veces la masa del Sol y alberga un sistema planetario que se asemeja a un modelo aumentado de nuestro propio Sistema Solar. En 2008 otro equipo de investigadores detectó tres gigantescos planetas compañeros, con masas de unas 7 a 10 veces la de Júpiter, que están entre 20 y 70 veces más distantes de su estrella madre que la Tierra del Sol. El sistema también muestra dos cinturones de objetos más pequeños, similares al asteroide y los cinturones Kuiper de nuestro Sistema Solar.

“Nuestro objetivo era el planeta del medio de los tres, que es aproximadamente diez veces más masivo que Júpiter y tiene una temperatura de alrededor de 800 grados Celsius”, dice Carolina Bergfors, miembro del equipo. “Después de un tiempo de exposición de más de cinco horas fuimos capaces de separar el espectro del planeta de la luz de la estrella madre que es mucho más brillante”.

Esta es la primera vez que se obtiene directamente el espectro de un exoplaneta orbitando una estrella normal, casi de tipo solar. Previamente, los únicos espectros obtenidos requerían un telescopio espacial para observar a un exoplaneta pasar justo detrás de su estrella madre en un “eclipse exoplanetario” y entonces se podía extraer el espectro comparando la luz de la estrella antes y después. Sin embargo, este método sólo puede aplicarse si la orientación de la órbita del exoplaneta está exactamente la precisa, lo cual ocurre sólo para una pequeña fracción de los sistemas exoplanetarios. El espectro actual fue obtenido desde la Tierra, empleando el Very Large Telescope (VLT) de ESO, en observaciones directas que no dependen de la orientación de la órbita.

Debido a que la estrella madre es varios miles de veces más brillante que el planeta, este es un logro notable. “Es como tratar de ver de qué está hecha una vela, observándola desde una distancia de dos kilómetros mientras está al lado de una lámpara de 300 Watt cegadoramente brillante”, dice Janson.

El descubrimiento fue posible gracias al instrumento infrarrojo NACO instalado en el VLT y apoyado fuertemente por las extraordinarias capacidades del sistema de óptica adaptativa del instrumento [3]. Fotografías y espectros aún más precisos de exoplanetas gigantes se esperan del instrumento de próxima generación SPHERE, que será instalado en el VLT el 2011, y del European Extremely Large Telescope.

Las informaciones que acaban de reunirse muestran que la atmósfera que encierra al planeta aún es poco comprendida. “Los aspectos observados en el espectro no son compatibles con los modelos teóricos actuales”, explica el co-autor Wolfgang Brandner. “Tenemos que tomar en consideración una descripción más detallada de las nubes de polvo atmosféricas o aceptar que la atmósfera tiene una composición química diferente de la asumida previamente”.

Los astrónomos esperan atrapar pronto las huellas digitales de los otros dos planetas gigantes de modo de poder comparar, por primera vez, los espectros de tres planetas que pertenecen al mismo sistema. “Esto seguramente arrojará nueva luz sobre los procesos que llevan a la formación de sistemas planetarios como el nuestro”, concluye Janson."

Notas

 [1] Tal como lo demuestra cada arcoiris, la luz blanca puede descomponerse en diferentes colores. Los astrónomos artificialmente separan la luz que reciben desde objetos distantes en sus diferentes colores (o “longitudes de onda”). Sin embargo, donde distinguimos cinco o seis colores del arcoiris, los astrónomos hacen un mapa de cientos de colores finamente matizados, produciendo un espectro, es decir, un registro de las diferentes cantidades de luz que el objeto emite en cada angosta banda de color. Los detalles del espectro –más luz emitida en algunos colores, menos luz en otros– proporcionan señales indicativas sobre la composición química de la materia que produce la luz. Esto hace de la espectroscopía -el registro de los espectros- una importante herramienta de investigación en astronomía.

[2] En 2004 los astrónomos emplearon NACO en el VLT para obtener una fotografía y el espectro de un objeto, equivalente a 5 veces la masa de Júpiter, en torno a una enana café  o “estrella fallida”. Se piensa que el par probablemente se formó al unísono, como un pequeño binario estelar, en vez de que el compañero se formara en el disco alrededor de la estrella café, como un sistema estrella-planeta (ver comunicados de ESO de 2004 (http://www.eso.org/public/news/eso0428/) y 2006 (http://www.eso.org/public/news/eso0619/) en inglés, además del comunicado de 2005(http://www.eso.cl/noticia_14.php) en español).

[3] Los telescopios terrestres sufren un efecto de distorsión introducido por la turbulencia atmosférica. Esta turbulencia hace centellear a las estrellas de un modo que deleita a los poetas pero que frustra a los astrónomos, puesto que difumina los detalles finos de las imágenes. Sin embargo, con las técnicas de óptica adaptativa esta importante desventaja  puede ser superada de modo que el telescopio produzca imágenes tan nítidas como lo teóricamente posible, acercándose a las condiciones existentes en el espacio. Los sistemas de óptica adaptativa operan por medio de un espejo deformable, controlado computacionalmente, que contrarresta la distorsión de imagen introducida por la turbulencia atmosférica. Están basados en correcciones ópticas a tiempo real calculadas a gran velocidad (varios centenares de veces por segundo) a partir de información visual obtenida por un sensor de frente de onda (una cámara especial) que monitorea la luz desde una estrella de referencia.

Información adicional

Esta investigación fue presentada en un artículo en el Astrophysical Journal (“Spatially resolved spectroscopy of the exoplanet HR 8799 c”, por M. Janson y otros).

El equipo está compuesto por M. Janson (Universidad de Toronto, Canadá), C. Bergfors, M. Goto, W. Brandner (Instituto Max-Planck para Astronomía, Heidelberg, Alemania) y D. Lafrenière (Universidad de Montreal, Canadá). Los datos preparatorios fueron tomados con el instrumento IRCS en el telescopio Subaru.

ESO, el Observatorio Europeo Austral, es la principal organización astronómica intergubernamental en Europa y el observatorio astronómico más productivo del mundo. Es apoyado por 14 países: Alemania, Austria, Bélgica, Dinamarca, España, Finlandia, Francia, Holanda, Italia, Portugal, el Reino Unido, República Checa, Suecia y Suiza. ESO desarrolla un ambicioso programa enfocado en el diseño, construcción y operación de poderosas instalaciones de observación terrestres que permiten a los astrónomos hacer importantes descubrimientos científicos. ESO también cumple un rol principal en promover y organizar la cooperación en investigación astronómica. ESO opera tres sitios únicos de observación de clase mundial en Chile: La Silla, Paranal y Chajnantor. En Paranal, ESO opera el Very Large Telescope, el observatorio óptico más avanzado del mundo. ESO es el socio europeo de un revolucionario telescopio, ALMA, el proyecto astronómico más grande en existencia. ESO está actualmente planificando un European Extremely Large Telescope, el E-ELT, telescopio óptico y de infrarrojo cercano de 42 metros de diámetro, que llegará a ser “el ojo más grande del mundo hacia el cielo”.

Enlaces

• Artículo científico
• Más información: Serie Informativa sobre Exoplanetas (en inglés)

Contactos

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University of Toronto
Toronto, Canada
Teléfono: +1 416 946 5465 and +49 6221 528 493
Correo electrónico: janson@astro.utoronto.ca

Wolfgang Brandner
Max-Planck-Institute for Astronomy
Heidelberg, Germany
Teléfono: +49 6221 528 289
Correo electrónico: brandner@mpia.de

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Esta es una traducción de la nota de prensa de ESO eso1002.