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Detección y propiedades de los planetas HR 8799 con espectroscopia de alta resolución
Los astrónomos han realizado las primeras mediciones de giro de los planetas que componen el sistema estelar HR 8799.
Descubierto en 2008 por el Observatorio W. M. Keck y el Observatorio Gemini, ambos situados en Hawai, el sistema estelar HR 8799 se encuentra a 129 años luz de distancia y cuenta con cuatro planetas denominados super-Júpiter, cada uno de ellos más masivo que Júpiter. HR 8799 es uno de los primeros sistemas planetarios que ha sido fotografiado directamente por un telescopio.
Sin embargo, no se había medido ninguno de los períodos de rotación de los planetas de HR 8799, y de hecho, la tasa de rotación (que se traduce en la duración de un día en el planeta) sólo se ha medido para un puñado de los miles de exoplanetas descubiertos hasta ahora.
El avance ha sido posible gracias a un equipo científico y de ingeniería dirigido por Caltech y el Observatorio Keck que ha desarrollado un instrumento llamado Keck Planet Imager and Characterizer (KPIC). Puesto en marcha entre 2018 y 2020, el instrumento puede observar, con una resolución espectral extremadamente alta, exoplanetas de los que ya se tenían imágenes. El KPIC proporciona una resolución lo suficientemente alta como para descifrar la velocidad de giro de los planetas.
Visualización artística de los planetas giratorios HR 8799 vistos en el infrarrojo. Las manchas brillantes corresponden a agujeros en las nubes donde los instrumentos pueden detectar las profundidades más calientes de las atmósferas de los planetas. Cada planeta está etiquetado en la parte superior izquierda. Dado que se desconocen las orientaciones de sus ejes de giro, ésta es sólo una forma plausible de cómo podrían verse los planetas desde la Tierra. Crédito: W. M. Keck Observatory/Adam Makarenko
Un estudio sobre los hallazgos ha sido aceptado para su publicación en The Astronomical Journal; el trabajo representa los primeros resultados científicos del KPIC.
El estudio muestra que las velocidades mínimas de rotación de dos de los planetas HR 8799, conocidos como HR 8799 d y HR 8799 e, son de 10,1 kilómetros por segundo (km/s) y 15 km/s, respectivamente. Esto se traduce en una duración del día que podría ser tan corta como tres horas o podría ser tan larga como 24 horas, como en la Tierra, dependiendo de las inclinaciones de los planetas, que actualmente son indeterminadas. Para contextualizar, Júpiter tiene una velocidad de rotación de unos 12,7 km/s, y un día en Júpiter dura casi 10 horas.
El equipo también pudo limitar el giro de un tercer planeta, HR 8799 c, a un límite superior de menos de 14 km/s. La velocidad de rotación del cuarto planeta, HR 8799 b, no pudo determinarse de forma concluyente.
Esta animación de lapso de tiempo de HR 8799, creada en 2017, incluye 7 imágenes directas captadas por el Observatorio W. M. Keck durante un periodo de 7 años. Muestra el movimiento orbital de los cuatro planetas del sistema. Crédito: J. Wang, Caltech/C. Marois, NRC-HIA
Conocer la velocidad de giro de los planetas proporciona importantes pistas sobre su formación.
"Con el KPIC hemos podido obtener las observaciones de mayor resolución espectral jamás realizadas de los exoplanetas HR 8799", afirma Jason Wang, investigador asociado de la beca postdoctoral 51 Pegasi b en astronomía en Caltech y autor principal del estudio. "Esto nos permite estudiarlos con una granularidad más fina que nunca y abre la clave para obtener una comprensión más profunda no sólo de cómo se formaron estos cuatro planetas, sino de cómo se desarrollan los gigantes gaseosos en general en todo el universo."
Fuentes, créditos y referencias:
Detection and Bulk Properties of the HR 8799 Planets with High Resolution Spectroscopy, arXiv:2107.06949v1 [astro-ph] arxiv.org/abs/2107.06949v1