17 Mar Webb captura imágenes directas del Sistema Planetario HR 8799

El telescopio espacial James Webb ha capturado imágenes directas de múltiples planetas gigantes gaseosos dentro del icónico sistema planetario HR 8799.

HR 8799 es un sistema joven a 130 años luz de distancia, que ha sido durante mucho tiempo objetivo clave en los estudios de formación planetaria.

HR 8799 y la detección de dióxido de carbono

Las observaciones indican que los bien estudiados planetas de HR 8799 son ricos en gas de dióxido de carbono.

Esto proporciona una fuerte evidencia de que los cuatro planetas gigantes del sistema se formaron de manera similar a Júpiter y Saturno, acumulando lentamente núcleos sólidos que atraen gas dentro de un disco protoplanetario.

Los resultados también confirman que Webb puede inferir la química de las atmósferas exoplanetarias a través de imágenes. Esta técnica complementa los potentes instrumentos espectroscópicos de Webb, que permiten resolver la composición atmosférica.

La importancia de los elementos pesados en la formación planetaria

“Al detectar estas fuertes características de dióxido de carbono, hemos demostrado que hay una fracción considerable de elementos más pesados, como carbono, oxígeno y hierro, en las atmósferas de estos planetas”, dice William Balmer, de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore.

“Dado lo que sabemos sobre la estrella que orbitan, eso probablemente indica que se formaron mediante acreción de núcleo, lo cual es una conclusión emocionante para planetas que podemos ver directamente”.

HR 8799: un laboratorio para estudiar la evolución planetaria

HR 8799 es un sistema joven, de aproximadamente 30 millones de años, una fracción de los 4.600 millones de años de nuestro Sistema Solar.

Aún calientes por su tumultuosa formación, los planetas de HR 8799 emiten grandes cantidades de luz infrarroja, lo que proporciona a los científicos datos valiosos sobre cómo se formaron.

Los planetas gigantes pueden formarse de dos maneras:

• Por acumulación lenta de núcleos sólidos con elementos más pesados que luego atraen gas, como ocurrió con los gigantes de nuestro Sistema Solar.
• Por fusión rápida de partículas de gas, formando objetos masivos dentro de un disco de material similar al de la estrella.

Saber qué modelo de formación es el más común puede ayudar a los científicos a diferenciar los tipos de planetas que van encontrando en otros sistemas.

“Nuestra esperanza con este tipo de investigación es comprender nuestro propio Sistema Solar, la vida y a nosotros mismos en comparación con otros sistemas exoplanetarios, para contextualizar nuestra existencia”, explica Balmer.

“Queremos tomar imágenes de otros sistemas solares y ver en qué se parecen o diferencian del nuestro. A partir de ahí, podemos tratar de entender lo extraño o normal que realmente es nuestro Sistema Solar”.

Webb: captación directa de exoplanetas

De los casi 6 mil exoplanetas descubiertos, pocos han sido captados directamente en imágenes, ya que incluso los planetas gigantes son miles de veces más tenues que sus estrellas.

Las imágenes de los sistemas HR 8799 y 51 Eridani fueron posibles gracias al coronógrafo de la cámara NIRCam del Webb, que bloquea la luz de las estrellas brillantes para revelar mundos que, de otro modo, permanecerían ocultos.

Capacidades únicas

Esta tecnología permitió al equipo buscar luz infrarroja emitida por los planetas en longitudes de onda absorbidas por gases específicos. El equipo descubrió que los cuatro planetas de HR 8799 contienen más elementos pesados de lo que se pensaba anteriormente.

“Las capacidades únicas de Webb nos están permitiendo explorar por primera vez la gran diversidad de estos planetas captados directamente en imágenes. Esto nos da pistas importantes sobre cómo se han formado estos sistemas planetarios”, dice Emily Rickman, de la Agencia Espacial Europea, coautora del estudio.

“Estas nuevas observaciones reiteran lo valioso que es el sistema multiplanetario HR 8799 como un punto de referencia para comprender la formación de sistemas exoplanetarios y la de nuestro propio Sistema Solar”.

Nuevas investigaciones y el futuro del estudio de exoplanetas

El equipo está allanando el camino para poder realizar observaciones más detalladas, con el fin de determinar si los objetos que ven orbitando otras estrellas son realmente planetas gigantes o si, en cambio, se trata de enanas marrones.

Las enanas marrones son objetos que se forman como estrellas, pero que no acumulan suficiente masa para iniciar la fusión nuclear.

“Tenemos otras líneas de evidencia que sugieren que estos cuatro planetas de HR 8799 se formaron mediante este proceso de acreción de núcleo”, explica Laurent Pueyo, astrónomo del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial en Baltimore, quien codirigió el estudio.

“¿Con qué frecuencia se da este mecanismo en los planetas que podemos captar en imágenes directas? Aún no lo sabemos, pero estamos proponiendo más observaciones con Webb para responder a esta pregunta”.

“Sabíamos que Webb podía medir los colores de los planetas exteriores en sistemas detectados por imagen directa”, agrega Rémi Soummer, director del Laboratorio de Óptica Russell B. Makidon en el STScI y exlíder de operaciones de coronografía en Webb.

“Llevamos 10 años esperando confirmar que nuestras operaciones finamente ajustadas del telescopio también nos permitirían acceder a los planetas interiores. Ahora los resultados están aquí y podemos hacer ciencia interesante con ellos”.

Fuente: Webb images young, giant exoplanets, detects carbon dioxide