Gigantescas colas de helio son detectadas escapando de un planeta lejano
Se encuentran entre las estructuras más grandes jamás detectadas alrededor de un exoplaneta.
Simulación de las colas de HAT-P-32b. Crédito: M. MacLeod/Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian y A. Oklopčić/Universidad de Amsterdam.
Un equipo de astrónomos ha utilizado observaciones del Telescopio Hobby-Eberly (HET) en el Observatorio McDonald de la Universidad de Texas en Austin, para descubrir algunas de las colas de gas más largas que se han observado escapando de un planeta.
Llamado HAT-P-32b, este mundo tiene casi el doble del tamaño de Júpiter y está perdiendo su atmósfera a través de dramáticos chorros de helio que se despliegan delante y detrás de él mientras viaja por el espacio. Estas colas tienen más de 50 veces la longitud del radio del planeta.
Las colas de material que escapan alrededor de los planetas no son desconocidas. Pueden ser el resultado de una colisión liberando un rastro de polvo y escombros. O bien, pueden ser causadas por el calor de una estrella cercana que energiza y expulsa la atmósfera de un planeta al espacio. Sin embargo, las colas tan largas como las de HAT-P-32b son verdaderamente notables.
«Es emocionante ver cuán gigantescas son las colas extendidas en comparación con el tamaño del planeta y su estrella anfitriona», dijo Zhoujian Zhang, quien dirigió el equipo que hizo este hallazgo mientras formaba parte del Proyecto de exosferas HET de la Universidad de Texas en Austin.
Las enormes estructuras de HAT-P-32b
Para aprender sobre la atmósfera de los planetas fuera de nuestro sistema solar, los astrónomos pueden observar su estrella madre mientras el planeta pasa frente a ella. Esto es lo que se conoce como un «tránsito». Un ejemplo sería cuando Venus pasa entre la Tierra y el Sol.
Durante un tránsito, la estrella emite luz a través de la atmósfera del planeta que pasa, si la hay. A través de un método llamado «espectroscopia», los astrónomos pueden estudiar esta luz para identificar qué elementos están presentes en la atmósfera. Con la espectroscopia, la luz se divide en un espectro, como la luz blanca que brilla a través de un prisma. Diferentes bandas de color en el espectro corresponden a diferentes elementos.
Exceso de helio medido en el sistema planetario HAT-P-32 A+b. Crédito: Z. Zhang et al.
Estudios previos habían detectado las colas de HAT-P-32b. No obstante, debido a que los astrónomos solo habían observado el planeta mientras pasaba frente a su estrella, los tamaños reales de las colas seguían siendo desconocidos.
«No hubiéramos visto esto sin las observaciones a largo plazo que podemos obtener con el Telescopio Hobby-Eberly», dijo Caroline Morley, profesora asistente de la Universidad de Texas en Austin e investigadora principal del Proyecto de exosferas HET. «Nos permitió observar este planeta en su órbita completa».
El equipo de Zhang observó HAT-P-32b en el transcurso de varias noches, capturando el momento en que el planeta cruzó frente a la estrella, así como las observaciones en los días anteriores y posteriores. Esto cubrió todo el tiempo que tarda el planeta en orbitar su estrella, asegurando que se revelara la extensión total de sus colas.
Corte el plano orbital de un sistema simulado que se aproxime a HAT-P-32 A + b. Crédito: Z. Zhang et al.
Las colas de HAT-P-32b probablemente sean causadas por la ebullición de su estrella madre en la atmósfera del planeta, el cual los astrónomos tipifican como un «Júpiter caliente» —lo que significa que es grande, caliente, gaseoso y tiene una órbita cercana alrededor de su estrella—. Su órbita es tan estrecha que el calor de su estrella madre hace que el gas de la atmósfera de HAT-P-32b se expanda. La atmósfera se ha expandido tanto que parte de ella ha escapado a la atracción gravitatoria del planeta y ha sido atraída a la órbita alrededor de la estrella cercana.
«Nuestros hallazgos en HAT-P-32b pueden ayudarnos a comprender cómo interactúan otros planetas y sus estrellas», dijo Morley. «Podemos tomar medidas de alta precisión en Júpiter calientes, como este, y luego aplicar nuestros hallazgos a una gama más amplia de mundos».
HET y el estudio de las atmósferas planetarias
El HET es particularmente adecuado para estudiar atmósferas en planetas fuera de nuestro sistema solar. Su instrumento de alta resolución, el espectrógrafo Habitable-Zone Planet Finder, puede observar objetos en longitudes de onda del infrarrojo cercano. Esto incluye la longitud de onda asociada con el helio, lo que permite a los astrónomos observar el gas que escapa de HAT-P-32b y otros planetas similares.
Otra ventaja de observar con HET es que examina el mismo barrido de cielo cada noche. A diferencia de la mayoría de los otros telescopios, que se inclinan hacia arriba y hacia abajo, el espejo de 10 por 11 metros del HET siempre está inclinado a 55 grados sobre el horizonte. Esto puede conducir a observaciones de línea de tiempo larga y de alta precisión de la misma franja de cielo cada noche.
«Debido a que podemos observar el sistema todas las noches durante varios días seguidos, podemos detectar estructuras físicamente grandes como esta. Otros planetas también podrían tener atmósferas de escape extendidas esperando ser descubiertas a través de un monitoreo similar», concluyó Zhang.
El descubrimiento ha sido publicado en la revista Science Advances.
Fuente: McDonald. Edición: MP.
