VLT mide el espín de Beta Pictoris b.

Se mide por primera vez cuánto dura un día en un exoplaneta.
Esta impresión artística nos muestra como el exoplaneta Beta Pictoris b orbita su estrella madre
Beta Pictoris.
Crédito: ESO L. Calçada / N. Risinger.

Observaciones llevadas a cabo con el telescopio VLT (Very Large Telescope) de ESO, han determinado, por primera vez, la velocidad de rotación de un exoplaneta. Se ha descubierto que la duración de un día en Beta Pictoris b es de tan solo ocho horas. Esta velocidad es mayor a la de cualquier planeta del Sistema Solar, su ecuador se mueve a casi 100.000 kilómetros por hora. Así, este nuevo resultado extiende a los exoplanetas la relación entre masa y rotación existente en el Sistema Solar. En el futuro, técnicas similares utilizando el E-ELT (European Extremely Large Telescope) permitirán a los astrónomos hacer mapas detallados de los exoplanetas.

El exoplaneta Beta Pictoris b orbita a la estrella Beta Pictoris [1], [2], visible a simple vista, que se encuentra a unos 63 años luz de la Tierra, en la constelación austral de Pictor (el caballete del pintor). Este planeta fue descubierto hace casi seis años y fue uno de los primeros exoplanetas de los que se obtuvo imagen directa. Orbita a su estrella anfitriona a una distancia  de solo ocho veces la distancia Tierra-Sol  siendo, además, el exoplaneta más cercano a su estrella captado en imágenes directas [3].

Utilizando el instrumento CRIRES, instalado en el VLT, un equipo de astrónomos holandeses de la Universidad de Leiden y del Instituto para la Investigación Espacial de los Países Bajos (SRON) ha descubierto que la velocidad de rotación ecuatorial del exoplaneta Beta Pictoris b es casi de 100.000 kilómetros por hora. Haciendo una comparación, el ecuador de Júpiter tiene una velocidad de unos 47.000 km por hora [4], mientras que la Tierra viaja a tan solo 1.700 km por hora [5]. Beta Pictoris b es más de 16 veces más grande y 3.000 veces más masiva que la Tierra, pero un día del planeta solo dura 8 horas.

El instrumento CRIRES instalado en la plataforma de Nasmyth del Telescopio Antu del VLT.

“No se sabe por qué algunos planetas giran rápido y otros más despacio”, afirma el coautor Remco de Kok, “pero esta primera medida de la rotación de un exoplaneta muestra que la tendencia vista en el Sistema Solar, en la que los planetas más masivos giran más deprisa, puede aplicarse a los exoplanetas. Debe tratarse de una consecuencia universal derivada de la forma en que se crean los planetas”.

Beta Pictoris b es un planeta muy joven, de tan solo unos 20 millones de años (comparados con los 4.500 millones de la Tierra) [6]. Con el paso del tiempo, se espera que el exoplaneta se enfríe y encoja, con lo cual girará aún más rápido [7]. Por otro lado, hay otros procesos que pueden influir en el cambio de la velocidad de giro del planeta. Por ejemplo, el espín de la Tierra se está ralentizando con el paso del tiempo debido a las interacciones de marea con nuestra Luna.

Los astrónomos hicieron uso de una técnica muy precisa llamada espectroscopía de alta dispersión para dividir la luz en los colores que la forman las diferentes longitudes de onda en el espectro. El principio del efecto Doppler (o desplazamiento Doppler) les permitió usar el cambio en la longitud de onda para detectar que diferentes partes del planeta se movían a velocidades diferentes y en direcciones opuestas en relación al observador. Eliminando cuidadosamente los efectos de la estrella anfitriona, mucho más brillante, fueron capaces de extraer la señal de la rotación del planeta.

"Hemos medido las longitudes de onda de la radiación emitida por el planeta con una precisión de una parte entre cien mil, lo que hace las mediciones sensibles a los efectos Doppler que pueden revelar la velocidad de los objetos emisores", confirma el autor principal Ignas Snellen. "Utilizando esta técnica nos encontramos con que diferentes partes de la superficie del planeta se acercan o se alejan de nosotros a diferentes velocidades, lo cual sólo puede significar que el planeta gira alrededor de su eje".

Imagen de campo amplio de la estrella
Beta Pictoris. Imagen de base Tierra.
Crédito: DSS2.
Esta técnica está estrechamente relacionada con la técnica para hacer imágenes Doppler, que ha sido utilizada durante varias décadas para realizar mapas de las superficies de las estrellas y, recientemente, de la enana marrón [8] Luhman 16B. La rápida rotación de Beta Pictoris b significa que, en el futuro, será posible hacer un mapa global del planeta, mostrando posibles patrones de nubes y grandes tormentas.

"Esta técnica puede utilizarse en una muestra mucho más grande de exoplanetas con la excelente resolución y sensibilidad del E-ELT y un espectrógrafo de imagen de alta dispersión. Con el futuro instrumento METIS (Mid-infrared E-ELT Imager and Spectrograph) seremos capaces de hacer mapas globales de exoplanetas y de caracterizar planetas mucho más pequeños que Beta Pictoris b con esta técnica", afirma el investigador principal de METIS y coautor del nuevo artículo, Bernhard Brandl.

Notas.
[1] Beta Pictoris tiene muchos otros nombres, por ejemplo, HD 39060, SAO 234134 y HIP 27321.

[2] Beta Pictoris es uno de los ejemplos más conocidos de una estrella rodeada por un disco de escombros y polvo. Ahora se sabe que este disco tiene una extensión similar a 1.000 veces la distancia entre la Tierra y el Sol. Anteriores observaciones del planeta de Beta Pictoris se dieron a conocer en.

[3] Las observaciones utilizaron la técnica de óptica adaptativa, compensando así la turbulencia atmosférica de la Tierra, que puede distorsionar imágenes obtenidas incluso en los mejores sitios del mundo para la astronomía. Esta técnica permite a los astrónomos crear imágenes muy nítidas, casi tan buenas como las que se podrían ver desde el espacio.

[4] Puesto que Júpiter no tiene superficie sólida desde la cual determinar la velocidad de rotación del planeta, tomamos la velocidad de rotación de su atmósfera ecuatorial, que es de 47.000 km por hora.

[5] La velocidad de rotación de la Tierra en el ecuador es de 1.674,4 kilómetros por hora.

[6] Mediciones anteriores indicaban que el sistema era más joven.

[7] Esto es consecuencia de la conservación del momento angular y es el mismo efecto que hace que un patinador gire más rápido cuando acerca sus brazos al cuerpo.

[8] Las enanas marrones son a menudo apodadas "estrellas fallidas" ya que, a diferencia de estrellas como el Sol, nunca pueden alcanzar la temperatura necesaria como para iniciar reacciones de fusión nuclear.

Información adicional.
Esta investigación se presenta en el artículo “Fast spin of a young extrasolar planet”, por I. Snellen et al., que aparece en la revista Nature del 01 de mayo de 2014.

Euipo de trabajo.
El equipo está compuesto por Ignas A. G. Snellen (Observatorio de Leiden, Universidad de Leiden, Leiden, Países Bajos), Bernhard Brandl (Observatorio de Leiden), Remco J. de Kok (Observatorio de Leiden; SRON, Instituto de Investigación Espacial de los Países Bajos, Utrecht, Países Bajos), Matteo Brogi (Observatorio de Leiden), Jayne Birkby (Observatorio de Leiden) y Henriette Schwarz (Observatorio de Leiden).

Imagen de autor del E-ELT.
ESO es la principal organización astronómica intergubernamental de Europa y el observatorio astronómico más productivo del mundo. Cuenta con el respaldo de quince países: Alemania, Austria, Bélgica, Brasil, Dinamarca, España, Finlandia, Francia, Holanda, Italia, Portugal, el Reino Unido, República Checa, Suecia y Suiza. ESO desarrolla un ambicioso programa centrado en el diseño, construcción y operación de poderosas instalaciones de observación terrestres que permiten a los astrónomos hacer importantes descubrimientos científicos. ESO también desarrolla un importante papel al promover y organizar la cooperación en investigación astronómica. ESO opera en Chile tres instalaciones de observación únicas en el mundo: La Silla, Paranal y Chajnantor. En Paranal, ESO opera el Very Large Telescope, el observatorio óptico más avanzado del mundo, y dos telescopios de rastreo. VISTA (siglas en inglés de Telescopio de Rastreo Óptico e Infrarrojo para Astronomía) trabaja en el infrarrojo y es el telescopio de rastreo más grande del mundo, y el VST (VLT Survey Telescope, Telescopio de Rastreo del VLT) es el telescopio más grande diseñado exclusivamente para rastrear el cielo en luz visible. ESO es el socio europeo de un revolucionario telescopio, ALMA, el proyecto astronómico más grande en desarrollo. Actualmente ESO está planificando el European Extremely Large Telescope, E-ELT, el telescopio óptico y de infrarrojo cercano de 39 metros, que llegará a ser “el ojo más grande del mundo para mirar el cielo”.

Crédito: 
ESO.

Publicado en ESO el 30 de abril del 2.014.

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