28 de enero de 2009

Astrónomos observan planeta con cambios salvajes de temperatura

Imagen: D. Kasen, J. Langton & G. Laughlin (UCSC)

Un grupo de astrónomos ha observado el intenso calor de un distante planeta que ha pasado cerca de su estrella compañera, dando importantes pistas de las propiedades atmosféricas de este planeta. Las observaciones permitieron a los astrónomos de la Universidad de California en Santa Cruz (UCSC), poder generar imágenes realistas del planeta al alimentar datos en simulaciones por computadora de la atmósfera del planeta.

"No podemos obtener una imagen directa del planeta, pero podemos deducir cómo se vería si estuviéramos ahí. La capacidad de ir más allá de una interpretación artística y hacer simulaciones realistas de lo que vemos es muy excitante" señala Gregory Laughlin, profesor de Astronomía y Astrofísica de la UCSC. Laughlin es autor y líder de un nuevo reporte de estos hallazgos publicados esta semana en la revista Nature.

Los investigadores usaron el telescopio espacial Spitzer de la NASA para obtener mediciones en infrarrojo del calor que emana desde el planeta cuando pasó cercano a su estrella. En sólo seis horas, la temperatura del planeta aumentó de 800 a 1500 Kelvin (527 a 1.227 Celsius).

Conocido como HD 80606b, el planeta orbita la estrella localizada a 200 años luz de la Tierra, tiene cuatro veces la masa de Júpiter y tiene la órbita más excéntrica que cualquier planeta conocido. Pasa la mayor parte de su órbita conocida de 111,4 días a distancias que podrían ponerlo entre la Tierra y Venus en el Sistema Solar, mientras que la parte más cercana de su órbita se encuentra a tan sólo 0,03 unidades astronómicas de su estrella (una unidad astronómica es la distancia entre la Tierra y el Sol). El planeta pasa en este dramático encuentro con su estrella menos de un día.

En su punto más cercano, la luz estelar que llega al planeta es 825 veces más intensa que la radiación que recibe en el punto más alejado de la estrella. "Si se pudiera flotar encima de las nubes de este planeta, se vería a la estrella crecer más y más rápido, incrementando su brillo en un factor de casi 1.000" señala Laughlin.

Sptizer observó el planeta durante 30 horas antes, durante y después de su máxima aproximación a la estrella. El planeta pasó detrás de la estrella (un evento llamado eclipse secundario) justamente antes del momento de su acercamiento más próximo. Esto fue un golpe de suerte para Laughlin y sus colegas, que no sabían que pasaría cuando planearon su observación. El eclipse secundario permitió obtener medidas exactas a partir de la estrella sola y por lo tanto determinar las temperaturas exactas del planeta.

La oscilación extrema de la temperatura observada por Spitzer indica que la intensa radiación de la estrella es absorbida en una capa de la atmosfera superior del planeta que absorbe y pierde calor rápidamente indicó Laughlin.

El coautor Jonathan Langton, investigador de postdoctorado de UCSC, usó los datos de Spitzer para alimentar un modelo hidrodinámico de la atmósfera del planeta y poder predecir su respuesta al intenso calor. La simulación de Langton mostró las tormentas globales y las ondas de choque en la atmósfera del planeta cada 111 días cuando pasa cercano a su estrella.

"La respuesta inicial podría ser descrita como una explosión en el lado que mira a la estrella" señala Langton. "A medida que la atmósfera se calienta y se expande, esto produce fuertes vientos, con velocidades que alcanzan los 5 kilómetros por segundo, fluyendo desde el lado diurno hacia el lado nocturno. La rotación del planeta causa que los vientos se acumulen y formen sistemas de tormenta a gran escala que gradualmente disminuyen cuando el planeta se enfría, en el curso de su órbita".

Daniel Kasen, investigador posdoctoral Hubble en la UCSC, fue capaz de generar imágenes foto-realistas del planeta usando un programa que él desarrolló para calcular procesos de transferencia de radiación en astrofísica. "El programa calcula el color y la intensidad de la luz proveniente de la parte brillante del planeta y también cómo la luz de la estrella podría ser reflejada en la superficie del planeta" señala Kasen.

Las imágenes resultantes muestran una delgada media luna azul de luz de la estrella reflejada en el lado nocturno del planeta, la cual brilla en color rojo cereza cuando se calienta, parecido al carbón en una barbacoa. "Estas imágenes son más realistas que cualquier cosa que ha sido vista anteriormente para planetas extrasolares" señala Laughlin.

Si la órbita del planeta estuviese tan alineada, pasará delante de la estrella (un evento conocido como tránsito primario) el 14 de febrero. Tanto los astrónomos profesionales como los aficionados alrededor del mundo estarán atentos para ver si ocurre. La ocurrencia de tránsitos primarios podría permitir a los astrónomos aprender más acerca de este inusual planeta realizando observaciones espectroscópicas.

HD 80606b fue descubierto originalmente en 2001 por un equipo de cazadores de planetas suizo liderado por Dominique Naef del Observatorio de Ginebra. Usando un método conocido como la técnica de velocidad Doppler, los astrónomos supieron que el planeta es altamente excéntrico, con una órbita más similar a la de un cometa que a la de un planeta.

Subsecuentes observaciones de colegas de Laughlin en California y el equipo de búsqueda de planetas en Carnegie (Steve Vogth de UCSC y Paul Butler del Instituto Carnegie de Washington) dieron información precisa acerca de la órbita del planeta, lo cual fue esencial para planear las observaciones con Sptizer. Drake Deming del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA contribuyó con el experto análisis de los datos del Spitzer. Otros coautores del trabajo en Nature incluyen al investigador posdoctoral Eugenio Rivera y al estudiante graduado Stefano Meschiari.

(saa) (mg)

Más información en:
http://www.ucsc.edu/