Webb toma imágenes directas de un planeta similar a Júpiter

El telescopio James Webb ha capturado una imagen directa del primer exoplaneta, un Júpiter gigante templado a sólo unos 12 años luz de la Tierra. Puede que sea el planeta más antiguo y frío jamás descubierto.

El planeta orbita la estrella Epsilon Ind A (Eps Ind A,) A estrella tipo K Este planeta tiene aproximadamente la misma edad que nuestro sol. Es un sistema estelar triple y las otras dos estrellas son enanas marrones. El exoplaneta se llama Epsilon Indi Ab (Eps Ind Ab).

El descubrimiento del Eps Ind Ab se presentó en un artículo de investigación publicado en la revista Nature. Su título es «El gigante templado Júpiter fotografiado por el telescopio James Webb en el infrarrojo medio.“La autora principal es Elizabeth Matthews, investigadora postdoctoral en el Departamento de Formación de Planetas y Estrellas del Instituto Max Planck de Astronomía en Alemania.

Este nuevo descubrimiento es importante por varias razones. La gran mayoría de los más de 5.000 exoplanetas que hemos descubierto fueron descubiertos por… Método de transporte. Otros han sido descubiertos con Método de velocidad radial. Se tomaron imágenes de relativamente pocas de estas células directamente como se hizo con EpsInd Ab.

Ya ha habido indicios de un planeta masivo orbitando la estrella Eps Ind A. Un estudio anterior que utilizó el método de la velocidad radial encontró una clara oscilación en la estrella causada por un planeta masivo que la orbita. Ahora, el telescopio James Webb ha confirmado la existencia del planeta.

«Nuestras observaciones anteriores de este sistema fueron mediciones indirectas de la estrella, lo que en realidad nos permitió ver de antemano que probablemente había un planeta gigante en este sistema tirando de la estrella», dijo Carolyn Morley, miembro del equipo de la Universidad de Texas en Austin. «Por eso nuestro equipo eligió este sistema». Para monitorearlo primero a través de la web».

Es difícil obtener imágenes directas de exoplanetas. La luz brillante proveniente de la estrella ahoga la luz relativamente débil proveniente del planeta. Telescopios como el telescopio James Webb utilizan coronógrafos para eliminar la luz de las estrellas y permitir el paso de la luz planetaria. En este caso, el telescopio espacial tomó imágenes del exoplaneta utilizando su dispositivo. Imágenes coronarias utilizando el instrumento de infrarrojo medio (MIRI) Posibilidad.

La imagen directa de Eps Ind Ab obtenida por el telescopio James Webb reveló algunas sorpresas en comparación con mediciones anteriores de velocidad radial.

«Aunque esperábamos obtener imágenes de un planeta en este sistema porque había indicios de su presencia en términos de velocidad radial, el planeta que encontramos no era lo que esperábamos», dijo Matthews. «Tiene aproximadamente el doble de su tamaño, está un poco más lejos de su estrella y tiene una órbita diferente a la que esperábamos. La razón de esta discrepancia sigue siendo una pregunta abierta».

Eps Ind Ab tiene aproximadamente 6 veces el tamaño de Júpiter, tiene un semieje mayor de aproximadamente 28 AU y está inclinado 103 grados.

Matthews añadió: «La atmósfera del planeta parece ser un poco diferente de las predicciones del modelo. Hasta ahora, sólo tenemos unas pocas mediciones ópticas de la atmósfera, lo que significa que es difícil sacar conclusiones, pero el planeta es más débil de lo esperado en longitudes de onda más cortas. «

Eps Ind Ab es más similar a Júpiter que cualquier otro exoplaneta jamás fotografiado, aunque es ligeramente más cálido y varias veces más masivo. Otros exoplanetas fotografiados tienden a ser más calientes y aún irradian calor desde su formación. Su calor los hace fáciles de ver en infrarrojos. A medida que los planetas envejecen así, tienden a contraerse y enfriarse. A medida que se enfría, puede resultar difícil fotografiarlo directamente.

A medida que los planetas envejecen y se enfrían, la longitud de onda de sus emisiones cambia, haciéndolos más difíciles de ver. La mayoría de los otros planetas fotografiados directamente son mucho más jóvenes que Eps Ind Ab: tienen menos de 500 millones de años. Pero el telescopio James Webb es especialmente adecuado para observar exoplanetas más antiguos.

«Los planetas fríos son muy débiles y la mayoría de sus emisiones se encuentran en el rango del infrarrojo medio», explicó Matthews. «Webb es ideal para obtener imágenes en el infrarrojo medio, lo cual es muy difícil de lograr desde la Tierra. También necesitábamos una buena capacidad espacial. resolución para separar el planeta de la estrella.» «En nuestras fotos, el gran Web Mirror es muy útil en este aspecto.»

Muchos de los exoplanetas del tamaño de Júpiter que hemos descubierto son Júpiter calientes. Estos planetas gigantes gaseosos se pueden encontrar fácilmente utilizando el método de tránsito porque orbitan cerca de sus estrellas, lo que las calienta. También suelen estar limitados por las mareas, lo que significa que sus lados diurnos pueden alcanzar temperaturas extremas. Uno de los Júpiter calientes, KELT-9b, tiene una temperatura diurna superior a 7.800 grados Fahrenheit (4.600 K), más caliente que la mayoría de las estrellas.

Pero el planeta Eps Ind Ab es diferente. Con una temperatura aproximada de 35 grados Fahrenheit (2 grados Celsius), es uno de los exoplanetas más fríos jamás detectados directamente. Es el exoplaneta más frío jamás fotografiado directamente y su temperatura es sólo 180 grados F (100 grados C) más alta que la de los planetas gigantes gaseosos de nuestro sistema solar. Es muy similar a los planetas de nuestro sistema solar y brinda a los astrónomos la oportunidad de estudiar las atmósferas de planetas similares en el sistema solar.

La atmósfera del planeta no coincide exactamente con nuestras expectativas. “La atmósfera del planeta parece ser un poco diferente de lo que predice el modelo”, dice Matthews. “Hasta ahora, sólo tenemos unas pocas mediciones ópticas de la atmósfera, lo que significa que es difícil sacar conclusiones, pero el planeta es más débil de lo esperado. longitudes de onda más cortas”.

Puede ser más débil en longitudes de onda del infrarrojo cercano porque la atmósfera está nublada. O puede ser porque contiene compuestos como CH₄ (metano), CO y CO₂ Que absorben longitudes de onda más cortas de luz infrarroja.

La debilidad del planeta Eps Ind Ab en esas longitudes de onda indica una alta proporción de carbono a oxígeno. Una alta proporción de carbono a oxígeno es un indicador importante de cómo se formó y evolucionó un planeta. También indica que el disco en el que se formó el planeta era rico en carbono. También son evidencia del lugar exacto donde se formó el planeta y si migró.

El alto contenido de carbono también permite que se formen más moléculas que contienen carbono, como el CH.₄,Colorado₂ y CO para formar. Desde CO₂ El metano es un gas de efecto invernadero y una alta relación C/O afecta el clima del planeta.

Las proporciones más altas de carbono y oxígeno también afectan la formación de nubes, lo que podría provocar un mayor reflejo de la luz solar en el planeta. Una mayor reflectividad solar refleja más luz solar lejos del planeta, lo que también afecta al clima.

Eps Ind Ab muestra una alta metalicidad. Una mayor metalicidad indica una mayor masa y sugiere un proceso de formación más eficiente ya que el planeta pudo atraer más masa y más rápidamente. También puede afectar la forma en que el planeta se mueve a través del disco.

Los investigadores se preguntan si otros exoplanetas fríos tienen las mismas propiedades. Pero primero necesitan restringir mejor estas propiedades en Eps Ind Ab. Este descubrimiento y la obtención de imágenes iniciales son sólo el comienzo. La espectroscopia futura y más imágenes revelarán más detalles sobre el planeta.

El hecho de que Eps Ind Ab esté ubicado en un grupo con dos enanas marrones también es una oportunidad para realizar observaciones más interesantes. «El sistema también se mueve con una binaria de enana marrón muy separada, lo que lo convierte en un laboratorio particularmente valioso para estudios comparativos de objetos subestelares de edad y ubicación de formación compartidas», escriben los autores en su artículo. La línea de demarcación entre planetas gaseosos masivos y enanas marrones no siempre está clara, y los astrónomos están interesados ​​en aprender más sobre cómo se formó cada tipo, especialmente en el mismo sistema entre sí.

Esta investigación también demuestra la eficacia de utilizar resultados previos de otros telescopios para seleccionar objetivos para el Telescopio James Webb. «Aunque el planeta descubierto no coincide con las características de los exoplanetas anteriormente afirmados, la información a largo plazo del RV proporcionó una indicación clara del valor de obtener imágenes de este objetivo», explican los autores.

Afortunadamente, el exoplaneta es un excelente candidato para futuras observaciones.

«La brillante efusión y la amplia separación de Eps Ind Ab significa que el planeta es ideal para los esfuerzos de caracterización espectroscópica, lo que permite limitar con mayor precisión la mineralogía y la relación carbono-oxígeno», concluyen los investigadores.