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Usan por primera vez rayos x para detectar el paso de un exoplaneta frente a su estrella madre


 

El Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics ha estudiado el exoplaneta HD 189733b, el ‘Júpiter caliente’ más cercano a la Tierra y objetivo prioritario de investigación

Por vez primera desde que los exoplanetas, o planetas que orbitan alrededor de estrellas diferentes del Sol, fueron descubiertos hace casi 20 años, la observación con rayos X ha detectado el paso de un exoplaneta por delante de su estrella madre. Un alineamiento propicio de un planeta con su estrella madre en el sistema HD 189733, que está situado a 63 años luz de la Tierra, ha permitido que el Chandra X-ray Observatory de la NASA y el XMM Newton Observatory de la Agencia Espacial Europea observen una caída en la intensidad de los rayos X como consecuencia del tránsito del planeta por delante de su estrella. Para alcanzar sus conclusiones, el equipo empleó el Chandra para observar seis tránsitos y los datos del XMM Newton para la observación de uno más.

“Miles de planetas candidatos han sido visto durante su tránsito, pero sólo con luz óptica –explica Katja Poppenhaeger, miembro del Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics y líder del estudio que se publicará en el número de agosto del Astrophysical Journal-. Finalmente, tener la posibilidad de estudiar uno de ellos con rayos X es importante porque revela nuevos datos, hasta ahora desconocidos, sobre las propiedades que tiene un exoplaneta”.

El planeta, conocido como HD 189733b, es un ‘Júpiter caliente’, lo que significa que su tamaño es similar al del planeta Júpiter en nuestro sistema solar, pero en una órbita muy cercana a la de su estrella. De hecho, el HD 189733b está más de 30 veces más cercano a su estrella madre de lo que se encuentra la Tierra del Sol. Como consecuencia de ello, sólo emplea 2,2 días en orbitar completamente alrededor de la estrella.

HD 189733b es el ‘Júpiter caliente’ más cercano a la Tierra, circunstancia que lo convertía en uno de los objetivos prioritarios de los astrónomos que quieren desvelar más información sobre estos exoplanetas y las atmósferas que rodean su superficie. En esa intención, han empleado el Telescopio Espacial Kepler de la NASA para estudiarlo con una longitudes de onda ópticas, y el Telescopio Espacial Hubble, también de la NASA, para confirmar que es azul como resultado de la diseminación de la luz azul por la presencia de partículas de silicato en su atmósfera.

El estudio con el Chandra y el XMM Newton ha revelado claves del tamaño de la atmósfera de este planeta. La nave espacial detectó el descenso de la luz durante su tránsito. Sin embargo, esa misma caída lumínica, detectada con los rayos X, fue tres veces mayor de lo que se había apreciado con la luz óptica. Las nuevas revelaciones obtenidas en torno al HD 189733b están permitiendo que los científicos aprendan más sobre la relación existente entre un exoplaneta y su estrella madre, así como acerca del modo en que cada uno de ellos se ve afectado por la presencia del otro.

“Los datos obtenidos con los rayos X sugieren que hay capas extendidas de la atmósfera del planeta que son transparentes para la luz óptica, pero opacas para los rayos X – desvela Jurgen Schmitt, coautor del estudio y miembro del Hamburger Sternwarte de Hamburgo-. Aunque necesitamos contar con más datos para confirmar esta idea en todos sus extremos”.

 



La ilustración del artista muestra al exoplaneta HD 189733b, un ‘Júpiter caliente’ que tarda 2,2 días en completar la órbita alrededor de su estrella. La imagen también revela la presencia de una débil estrella roja acompañante en el mismo sistema. Imagen cortesía de NASA/CXC/SAO/K. Poppenhaeger y equipo. Ilustración: NASA/CXC/M. Weiss.

Los astrónomos conocen de hace aproximadamente una década que la radiación ultravioleta y los rayos X que vienen de la estrella principal HD 189733 están evaporando la atmósfera de HD 189733b a lo largo del tiempo. Los autores estiman que está perdiendo entre 100 y 600 millones de kilogramos de masa por segundo. La atmósfera de HD 189733b parece estar adelgazándose entre un 25% y un 65%  más rápido que lo que sucedería si la atmósfera del planeta fuera más pequeña.

“La atmósfera extendida de este planeta lo convierte en un objetivo mayor para la radiación de alta energía que procede de su estrella, lo que provoca que exista una mayor evaporación de la que sucedería en condiciones normales”, completa Scott Wolk, también coautor de la investigación y miembro del CfA.

La estrella principal en HD 189733 también tiene una débil compañera roja, detectada por primera vez con rayos X por el Chandra. Probablemente estas estrellas se formaron al mismo tiempo, pero la estrella principal parece ser entre 3 y 3 billones y medio de años más joven que su compañera, porque rota más rápido, desprende mayores niveles de actividad magnética y es alrededor de 30 veces más brillante en los rayos X de lo que es su pareja.

“Esta estrella no está actuando de acuerdo a su edad, y tener un gran planeta como acompañante puede ser la explicación para esta circunstancia –concluye Poppenhaeger-. Es posible que este ‘Júpiter caliente’ esté manteniendo la rotación de la estrella y la actividad magnética a niveles muy altos debido a las fuerzas tidales. Ésta sería la razón responsable de que se comporte, en muchos aspectos, como una estrella mucho más joven de lo que realmente es”.  

 

 
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