Un sistema planetario descrito como anormal, caótico y extraño por los investigadores ha sido vislumbrado con mayor claridad gracias al Telescopio Espacial James Webb de la NASA. Utilizando la NIRCam (Cámara de Infrarrojos Cercanos) del Webb, los investigadores han fotografiado con éxito uno de los dos planetas conocidos que rodean la estrella 14 Herculis, ubicada a 60 años luz de la Tierra en nuestra galaxia, la Vía Láctea.
El exoplaneta, 14 Herculis c, es uno de los más fríos fotografiados hasta la fecha. Si bien se han descubierto cerca de 6000 exoplanetas, solo se ha fotografiado directamente un pequeño número de ellos, la mayoría muy calientes (de cientos o incluso miles de grados Fahrenheit). Los nuevos datos sugieren que 14 Herculis c, que pesa aproximadamente 7 veces el planeta Júpiter, tiene una temperatura de hasta -3 grados Celsius (26 grados Fahrenheit).
Los resultados del equipo sobre 14 Herculis c se han enviado a The Astrophysical Journal Letters y se presentaron en una conferencia de prensa el martes en la 246.ª reunión de la Sociedad Astronómica Americana en Anchorage, Alaska.
«Cuanto más frío es un exoplaneta, más difícil es obtener imágenes de él, por lo que este es un régimen de estudio totalmente nuevo que Webb ha abierto gracias a su extrema sensibilidad en el infrarrojo», afirmó William Balmer, coautor principal del nuevo artículo y estudiante de posgrado de la Universidad Johns Hopkins. «Ahora podemos ampliar el catálogo no solo de exoplanetas jóvenes y calientes fotografiados, sino también de exoplanetas más antiguos, mucho más fríos que los que habíamos observado directamente antes de Webb».
Las observaciones del Webb sugieren que el exoplaneta, 14 Herculis c, tiene una temperatura de hasta -3 grados Celsius, lo que lo convierte en uno de los exoplanetas más fríos jamás fotografiados. Los hallazgos también indican que el planeta orbita a unos 2.250 millones de kilómetros de la estrella anfitriona en una órbita muy elíptica, más cerca de lo estimado previamente. El planeta no fue tan brillante como los investigadores esperaban basándose en su edad conocida (unos 4.000 millones de años) o masa (unas 7 veces la de Júpiter). Esto lleva a los investigadores a creer que interviene una dinámica atmosférica compleja, donde las moléculas formadas a temperaturas más altas en la atmósfera inferior son transportadas a la atmósfera superior, fría, con gran rapidez.
La luz de 4,44 micras se asignó al color rojo en esta imagen.
[Descripción de la imagen: Esta imagen muestra el exoplaneta 14 Herculis c. La imagen es mayormente negra, con manchas rojas muy tenues en la región central. En el centro de la imagen, hay un círculo negro, y en el centro, un símbolo de estrella que representa una estrella real. Este círculo negro bloquea la luz de la estrella anfitriona. En la esquina inferior derecha del círculo hay un círculo naranja brillante y difuso, que representa el exoplaneta].
La imagen de 14 Herculis c obtenida por Webb también proporciona información sobre un sistema planetario diferente a la mayoría de los estudiados en detalle por Webb y otros observatorios terrestres y espaciales. La estrella central, 14 Herculis, es casi similar al Sol: tiene una edad y temperatura similares a las de nuestro Sol, pero es un poco menos masiva y más fría. Hay dos planetas en este sistema: 14 Herculis b está más cerca de la estrella y está cubierto por la máscara coronográfica en la imagen del Webb. Estos planetas no orbitan entre sí en el mismo plano que nuestro sistema solar. En cambio, se cruzan como una «X», con la estrella en el centro. Es decir, los planos orbitales de los dos planetas están inclinados uno respecto al otro en un ángulo de unos 40 grados. Los planetas se atraen mutuamente mientras orbitan la estrella.
Esta es la primera vez que se obtiene una imagen de un exoplaneta en un sistema tan desalineado.
Los científicos están trabajando en varias teorías sobre cómo los planetas de este sistema se desviaron tanto de su trayectoria. Una de las principales teorías es que los planetas se dispersaron después de que un tercer planeta fuera expulsado violentamente del sistema al principio de su formación.
«La evolución temprana de nuestro sistema solar estuvo dominada por el movimiento y la atracción de nuestros propios gigantes gaseosos», añadió Balmer. Lanzaron asteroides y reorganizaron otros planetas. Aquí vemos las consecuencias de un crimen planetario más violento. Nos recuerda que algo similar podría haber ocurrido en nuestro propio sistema solar, y que las consecuencias para planetas pequeños como la Tierra suelen estar dictadas por fuerzas mucho mayores.
Comprensión de las características del planeta con el telescopio Webb
Los nuevos datos del telescopio Webb ofrecen a los investigadores más información no solo sobre la temperatura de 14 Herculis c, sino también sobre otros detalles de su órbita y atmósfera.
Los hallazgos indican que el planeta orbita a unos 2.250 millones de kilómetros de su estrella anfitriona en una órbita muy elíptica, o con forma de balón de fútbol americano, más cerca de lo estimado previamente. Esto supone unas 15 veces la distancia al Sol que la Tierra. En promedio, esto situaría a 14 Herculis c entre Saturno y Urano en nuestro sistema solar.
El brillo del planeta, de 4,4 micras, medido con el coronógrafo del telescopio Webb, combinado con la masa conocida del planeta y la edad del sistema, sugiere la existencia de una compleja dinámica atmosférica.
«Si un planeta de cierta masa se formó hace 4 mil millones de años y luego se enfrió con el tiempo al no contar con una fuente de energía que lo mantuviera caliente, podemos predecir su temperatura actual», afirmó Daniella C. Bardalez Gagliuffi, del Amherst College, coautora principal del artículo junto con Balmer. «Información adicional, como el brillo percibido en imágenes directas, respaldaría en teoría esta estimación de la temperatura del planeta».
Sin embargo, lo que los investigadores esperan no siempre se refleja en los resultados. Con 14 Herculis c, el brillo en esta longitud de onda es más débil de lo esperado para un objeto de esta masa y edad. No obstante, el equipo de investigación puede explicar esta discrepancia. Se denomina química de desequilibrio del carbono, algo que se observa a menudo en las enanas marrones.
«Este exoplaneta es tan frío que las mejores comparaciones que tenemos, y que han sido bien estudiadas, son las enanas marrones más frías», explicó Bardalez Gagliuffi. «En esos objetos, como en el caso de 14 Herculis c, observamos dióxido de carbono y monóxido de carbono a temperaturas donde deberíamos ver metano. Esto se explica por la agitación atmosférica. Las moléculas formadas a temperaturas más cálidas en la atmósfera inferior son transportadas a la atmósfera superior, fría, muy rápidamente».
Los investigadores esperan que la imagen de 14 Herculis c obtenida por el Webb sea solo el comienzo de una nueva fase de investigación sobre este extraño sistema.
Si bien el pequeño punto de luz obtenido por el Webb contiene una gran cantidad de información, futuros estudios espectroscópicos de 14 Herculis c podrían delimitar mejor las propiedades atmosféricas de este interesante planeta y ayudar a los investigadores a comprender la dinámica y las vías de formación del sistema.
Con información de TAJ
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