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Astrónomos miden la masa del exoplaneta Beta Pictoris B


Un dúo de astrónomos de la Universidad de Leiden en los Países Bajos ha deducido la masa de Beta Pictoris B a partir del movimiento de su estrella madre, que se encuentra a 63 años luz de la Tierra y se estima que solo tiene 20 millones de años de antigüedad.

Beta Pictoris b fue descubierto en noviembre de 2008 por la Dra. Anne-Marie Lagrange, de la Universidad Joseph Fourier, y otros investigadores en imágenes capturadas por el Very Large Telescope de ESO.

Datos astrofisicos
El planeta orbita su estrella anfitriona, Beta Pictoris, a una distancia de 8 veces la distancia de la Tierra y el Sol.

La estrella también alberga un disco circunestelar de gas y polvo que, con el tiempo, podría convertirse en un toro de cuerpos helados muy parecido al Cinturón de Kuiper del Sistema Solar.

"En el sistema Beta Pictoris, el planeta se acaba de formar en esencia", dijo el profesor Ignas Snellen, de la Universidad de Leiden.

"Por lo tanto, podemos obtener una idea de cómo se forman los planetas y cómo se comportan en las primeras etapas de su evolución. Por otro lado, la estrella está muy caliente, gira rápido y pulsa con gran intensidad".

Este comportamiento hace que sea difícil para los astrónomos medir con precisión la velocidad radial de la estrella, la velocidad a la que parece moverse periódicamente cuando se acerca y cuando se aleja de la Tierra.

Pequeños cambios en la velocidad radial de una estrella, causados por la atracción gravitacional de los planetas en su vecindad, se usan comúnmente para estimar masas de exoplanetas. Pero este método funciona principalmente para sistemas que ya han pasado por las primeras etapas de su evolución.

En el caso de Beta Pictoris b, se había llegado a los límites superiores del rango de masa del planeta antes de usar el método de velocidad radial.

El estudio
Para obtener una mejor estimación, el Profesor Snellen y el Dr. Anthony Brown, astrónomo de la Universidad de Leiden, utilizaron un método diferente, aprovechando las medidas de Hipparcos y Gaia, que revelan la posición precisa y el movimiento de la estrella anfitriona del planeta en el cielo a lo largo del tiempo.

"La estrella se mueve por diferentes razones. Primero, la estrella gira alrededor del centro de la Vía Láctea, tal como lo hace el Sol. Eso aparece desde la Tierra como un movimiento lineal proyectado en el cielo. Lo llamamos movimiento propio. Y luego está el efecto de paralaje, que es causado por la Tierra que orbita alrededor del Sol. Debido a esto, durante el año, vemos la estrella desde ángulos ligeramente diferentes", explicó el profesor Snellen.

Y luego hay algo que los astrónomos describen como "pequeños baches" en la trayectoria de la estrella a través del cielo: minúsculas desviaciones del rumbo esperado causado por la atracción gravitacional del planeta en la órbita de la estrella.

Esta es la misma oscilación que se puede medir a través de cambios en la velocidad radial, pero a lo largo de una dirección diferente, en el plano del cielo, en lugar de a lo largo de la línea de visión.

"Estamos viendo la desviación que esperaríamos ver si no hubiera planeta, y luego medimos la masa del planeta desde el significado de esta desviación. Cuanto más masivo es el planeta, más significativa es la desviación", dijo el Dr. Brown.

Para poder hacer tal evaluación, los astrónomos necesitan observar la trayectoria de la estrella durante un largo período de tiempo para comprender adecuadamente el movimiento apropiado y el efecto de paralaje.

La misión Gaia, diseñada para observar más de mil millones de estrellas en nuestra galaxia, eventualmente podrá proporcionar información sobre una gran cantidad de exoplanetas.

En los 22 meses de observaciones, incluidas en el segundo lanzamiento de datos de Gaia, el satélite ha grabado la estrella Beta Pictoris unas treinta veces. Eso, sin embargo, no es suficiente.

La combinación de las mediciones de Gaia con las de la misión Hipparcos de la ESA, que observó Beta Pictoris 111 veces entre 1990 y 1993, permitió a los astrónomos obtener un resultado mucho más rápido.

Esto condujo a la primera estimación exitosa de la masa de un planeta joven usando mediciones astrométricas.

"Al combinar datos de Hipparcos y Gaia, que tienen una diferencia de tiempo de aproximadamente 25 años, obtienes un movimiento propio a muy largo plazo", dijo el Dr. Brown.

"Este movimiento propio también contiene el componente causado por el planeta en órbita. El satélite astrométrico Hipparcos por sí solo no habría podido encontrar este planeta porque se vería como una estrella única y perfectamente normal, a menos que hayamos medido sus movimientos durante mucho más tiempo".

"Ahora, al combinar a Gaia con Hipparcos y observar la diferencia a largo plazo y el movimiento adecuado a corto plazo, podemos ver el efecto del planeta sobre la estrella".

Beta Pictoris b es un gigante de gas, similar a Júpiter, pero según el nuevo cálculo, es de 9 a 13 veces más masivo.

Referencia del documento científico:
I.A.G. Snellen y A.G.A. Marrón. La masa del joven planeta Beta Pictoris b mediante el movimiento astrométrico de su estrella anfitriona. Nature Astronomy, volumen 2, páginas 883–886 (2018); doi: 10.1038 / s41550-018-0561-6

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