INAOE

Planetas gigantes sorprendentemente maduros

Un equipo internacional de científicos del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) junto con el Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE) y otras instituciones de España, Italia, Alemania, Bélgica y Reino Unido, ha logrado medir las masas de los planetas gigantes del sistema V1298 Tau, una joven estrella T Tauri de apenas 20 millones de años de edad. Para ello han utilizado medidas de velocidad radial de los espectrógrafos HARPS-N y CARMENES, sitos en el Observatorio Roque de los Muchachos (ORM) y el Observatorio de Calar Alto, respectivamente. Hasta la fecha no se habían determinado masas de planetas gigantes tan jóvenes. Este hallazgo indica que estos planetas alcanzaron su tamaño final en los primeros 20 millones de años de su evolución. Los resultados se publican hoy mismo en la revista Nature Astronomy.

El equipo se organizó y armó de paciencia para conseguir las medidas que acotaran las masas de los exoplanetas que orbitan V1298 Tau, una joven estrella de tipo solar a 350 años luz de distancia, localizada en la que es probablemente la región de formación estelar de gran tamaño más cercana. Un hecho particularmente reseñable porque son las primeras medidas de unos planetas gigantes tan jóvenes. Pero lo que sorprendió al equipo es que las masas aludidas son similares a las de los planetas gigantes del Sistema Solar y de otros sistemas conocidos que han alcanzado su madurez.

“La caracterización de planetas muy jóvenes es extraordinariamente difícil –comenta Alejandro Suárez Mascareño, primer autor de la publicación, respecto al reto técnico–. Sus estrellas presentan niveles de actividad muy altos y hasta hace muy poco era impensable siquiera intentarlo”. Añade: “Solo gracias a la combinación de detecciones hechas con telescopios espaciales, combinadas con campañas intensas de velocidad radial, y el uso de las técnicas de análisis más avanzadas, es posible empezar a ver lo que está ocurriendo en estadios tan tempranos de la evolución de los sistemas planetarios”.

Crédito: Gabriel Pérez Díaz, SMM (IAC)

Para alcanzar la medida de las masas exoplanetarias ha sido preciso un importante esfuerzo, con la colaboración de múltiples observatorios e instituciones de diferentes países. Se han tenido que combinar medidas de velocidad radial de varios instrumentos como el espectrógrafo ultraestable de alta resolución HARPS-N, instalado en el Telescopio Nazionale Galileo (TNG) del Observatorio Roque de los Muchachos; el espectrógrafo de alta resolución CARMENES, en el observatorio de Calar Alto; el espectrógrafo HERMES, en el telescopio Mercator, también en el ORM; y el espectrógrafo SES, instalado en el telescopio STELLA del Observatorio del Teide. Para hacer el seguimiento continuo de las variaciones de actividad de la estrella se han usado observaciones tomadas desde el Observatorio de Las Cumbres, una red global de telescopios.

Estos preciosos datos nos revelan que los planetas gigantes V1298 Tau b y e, que fueron descubiertos por un equipo liderado por Trevor David (JPL) a partir de datos del telescopio espacial Kepler de la NASA, tienen masas similares a la de Júpiter y periodos orbitales de 24 y 40 días, respectivamente. Para constreñir sus masas ha sido necesario separar las señales generadas por estos planetas de la que corresponde a la actividad de la estrella, casi diez veces mayor.

Los resultados ponen a prueba las ideas actuales sobre la formación planetaria. “Durante muchos años los modelos teóricos nos han dictado que los planetas gigantes comienzan su evolución siendo cuerpos con un tamaño mayor, para más tarde contraerse a lo largo de cientos o incluso miles de millones de años. Ahora sabemos que en realidad pueden alcanzar un tamaño similar al de los planetas del Sistema Solar en muy poco tiempo”, explica Víctor J. Sánchez Béjar, investigador del IAC y coautor del trabajo. El estudio de sistemas jóvenes ayuda a entender el origen del sistema solar. “Todavía no sabemos si V1298 Tau es un caso normal y su evolución es similar a la de la mayoría de planetas o si nos encontramos ante un caso excepcional; si este fuese el escenario normal, significaría que la evolución de planetas como Júpiter y Saturno podría haber sido muy diferente de la que pensamos”, comenta Nicolas Lodieu, investigador del IAC y coautor de la publicación. Los resultados de este trabajo ayudan a construir una idea más sólida de la evolución temprana de sistemas planetarios como el nuestro.

Carlos del Burgo Díaz, coautor del artículo e investigador del INAOE, un centro público de investigación de CONACYT, añade: «Los planetas gigantes se forman en etapas muy tempranas, cuando hay gas en abundancia junto a los llamados “planetesimales”, los cuerpos que se forman en el disco que circunda la estrella a partir de la acreción de gas, polvo y rocas, que llegan a estar sustentados por su gravedad y de los cuales surgen los protoplanetas y finalmente los planetas. Pero detectar a estos en su infancia es todo un reto ya que, por lo general, como apunta arriba Alejandro, su impronta está diluida en la señal que genera la fuerte actividad de la estrella huésped». El investigador del INAOE acaba: Nuestro hallazgo indica que la formación planetaria en V1298 Tau ha sido críticamente más rápida de lo que predicen los modelos teóricos, que merecen ser revisados y mejorados. Salvando las distancias, es como quien se sorprende al constatar que un potrillo tarda solo una hora en ponerse de pie y poco más en trotar».