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Interpretación artística de un posible sistema exoplanetario con un planeta gaseoso gigante orbitando cerca de su estrella progenitora la cual es más masiva que nuestro Sol. Creación de Lynette Cook.

Crédito: Observatorio Gemini/AURA

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La Campaña del Observatorio Gemini para encontrar Planetas descubre que alrededor de muchos tipos de estrellas, los planetas gaseosos gigantes distantes del tamaño de Júpiter ( y más grandes) son poco frecuentes y prefieren aferrarse cerca de sus estrellas progenitoras. El impacto en teorías de formación planetaria podría ser incalculable.

Encontrar planetas extrasolares se ha vuelto un área tan común que pareciera que los astrónomos deben solamente mirar hacia arriba y otro mundo será descubierto. En todo caso, los resultados de la campaña del Observatorio Gemini recientemente completada sobre la búsqueda de Planetas --- la más profunda y extensa muestra de imágenes directas captadas hasta la fecha – muestra que el vasto trazado de espacio orbital alrededor de muchos tipos de estrellas es inmensamente carente de planetas gigantes de gas, lo cual aparentemente tiende a mantenerlas cerca de sus estrellas progenitoras.

“Pareciera que los exoplanetas de gas gigante están como niño aferrándose a sus madres,” dice Michael Liu del Instituto para la Astronomía de la Universidad de Hawaii y líder de la Campaña de Búsqueda de Planetas de Gemini. “La mayoría tiende a evitar las zona de órbita que están lejos de sus progenitores. En nuestra búsqueda, pudimos haber encontrado gigantes gaseosos más allá de las distancias orbitales correspondientes a Urano y Neptuno en nuestro Sistema Solar, pero no encontramos ninguno.” La Campaña fue llevada a cabo en el telescopio de Gemini Sur en Chile, con financiamiento de la Fundación Nacional de la Ciencia de las Estados Unidos y la NASA. Los resultados de la Campaña, dice Liu, contribuirán para entender mejor cómo los planetas gaseosos gigantes se forman, ya que las distancias orbitales de los planetas son una pieza clave que los astrónomos utilizan para probar las teorías de formación de exoplanetas.

Eric Nielsen de la Universidad de Hawaii, quien lidera una nueva publicación sobre la investigación de la Campaña para los planetas alrededor de estrellas más masivas que el Sol, agrega que los descubrimientos tienen implicancias más allá de las estrellas específicas captadas por el equipo. “Los dos planetas más grandes en nuestro Sistema Solar, Júpiter y Saturno, están amontonados cerca de nuestro Sol, dentro de 10 veces la distancia entre la Tierra y el Sol,” destaca. “Nosotros descubrimos que esta escasez de planetas gaseosos gigantes en órbitas más distantes es típica para estrellas cercanas por encima de un amplio rango de masas.”

Dos publicaciones adicionales de la Campaña serán publicadas pronto y revelarán tendencias similares alrededor de otras clases de estrellas. En todo caso, no todos los exoplanetas gaseosos gigantes son tan ceñidos. En el 2008, astrónomos usando el telescopio de Gemini Norte y el Observatorio W.M. Keck en Mauna Kea, Hawai’I tomaron la primera imagen alguna vez captada de una familia de planetas alrededor de la estrella HR 8799, encontrando con ello, planetas gaseosos gigantes en grandes separaciones orbitales, cerca de 25-70 veces la distancia de la Tierra al Sol. Este descubrimiento llegó después de examinar solo unas pocas estrellas, sugiriendo que las separaciones de gaseosos gigantes a gran escala podría ser común. Los más recientes resultados de Gemini, provenientes de una investigación aún mayormente extensiva, muestra que los planetas gaseosos gigantes en tales distancias son, de hecho, poco frecuentes.

Liu resume la situación de esta manera: “Hemos sabido por casi 20 años que los planetas gaseosos gigantes existen alrededor de otras estrellas, al menos orbitando cerca. Gracias a los avances en los métodos de obtención de imágenes directas , podemos aprender ahora qué tan lejos de sus estrellas los planetas pueden típicamente residir. La respuesta es que ellos normalmente evitan áreas importantes alrededor de sus estrellas anfitrionas. Los descubrimientos tempranos, como el de HR 8799, probablemente sesgó nuestras percepciones.”

La segunda publicación del equipo explora sistemas donde discos de polvo alrededor de estrellas jóvenes muestran orificios, que los astrónomos sospechan hace tiempo que son limpiados por las fuerzas gravitacionales de los planetas. “Tiene sentido que donde vez desechos que se han limpiado, un planeta sea el responsable, pero no sabíamos qué tipo de planetas podría estar causando esto.. Pareciera que en vez de planetas masivos, planetas más pequeños que no podemos detector directamente serían son los responsables,” dijo Zahed Wahhaj del Observatorio Europeo Austral además de autor líder de la publicación del estudio de estrellas con disco de polvo. Finalmente, la tercera publicación, mira a las estrellas más jóvenes cercanas a la Tierra. “Un sistema más joven debiera tener planetas más brillantes, con facilidad de ser detectados,” de acuerdo al autor principal Beth Biller del Instituto Max Planck para Astronomía.

“El telescopio Kepler de la NASA ha mostrado que los planetas más grandes que la Tierra y dentro de la órbita de Mercurio abundan alrededor de otras estrellas,” explica Biller. “La Campaña de NICI demuestra que los planetas gaseosos gigantes más lejanos que la distancia de la órbita de Neptuno son poco frecuentes.” El instrumento Capturador de Imágenes Planetarias de Gemini (GPI) prontamente a ser entregado, agrega, comenzará a acercar este brecha más bien reveladora, contándonos por vez primera qué tan común es que las órbitas de los planetas gigantes sean similares a las de los planetas gaseosos gigantes de nuestro propio Sistema Solar.

Las observaciones para la Campaña se obtuvieron con el instrumento de Gemini llamado NICI, el Captador de Imágenes Coronagráfico en el cercano Infrarrojo , el cual fue el primer instrumento para un telescopio entre 8- 10 metros diseñado específicamente para encontrar compañeros más opacos alrededor de estrellas brillantes. NICI fue construido por Doug Toomey (Mauna Kea Infrared), Christ Ftaclas, y Mark Chun (Universidad de Hawaii), con financiamiento de la NASA.

Las primeras dos publicaciones de la Campaña han sido aceptadas para ser publicadas, en el Astrophysical Journal (Nielsen et al. and Wahhaj et al.) y la tercera publicación (Biller et al.) sera publicada a fines de este verano del hemisferio norte.

El equipo que conforma la Campaña NICI está conformado por PI Michael Liu, co-PI Mark Chun (Universidad de Hawaii), co-PI Laird Close (Universidad de Arizona), Doug Toomey (Mauna Kea Infrared), Christ Ftaclas (Universidad de Hawaii), Zahed Wahhaj (ESO), Beth Biller (MPIA), Eric Nielsen (Universidad de Hawaii), Evgenya Shkolnik (DTM, Carnegie Institution of Washington), Adam Burrows (Universidad de Princeton), Neill Reid (STScI), Niranjan Thatte, Matthias Tecza, Fraser Clarke (Universidad de Oxford), Jane Gregorio Hetem, Elisabete De Gouveia Dal Pino (Universidad de Sao Paolo), Silvia Alencar (Universidad de Minas Gerais), Pawel Artymowicz (Universidad de Toronto), Doug Lin (Universidad de California Santa Cruz), Shigeru Ida (Tokyo Instituto de Technología), Alan Boss (DTM, Institución Carnegie de Washington), Mark Kuchner (NASA Goddard), Tom Hayward, Markus Hartung (Observatorio Gemini), Jared Males, Andy Skemer (Universidad de Arizona).