El instrumento GRAVITY en el Very Large Telescope Interferometer (VLTI) de ESO ha realizado la primera observación directa de un exoplaneta utilizando interferometría óptica. Este método reveló una compleja atmósfera exoplanetaria con nubes de hierro y silicatos que se arremolinaban en una tormenta en todo el planeta. La técnica presenta posibilidades únicas para caracterizar muchos de los exoplanetas conocidos en la actualidad.
Este resultado fue anunciado hoy en una carta en la revista Astronomy and Astrophysics, en la cual presentan observaciones del exoplaneta HR8799e utilizando interferometría óptica. El exoplaneta fue descubierto en 2010 orbitando a la joven estrella de secuencia principal HR8799, que se encuentra a unos 129 años luz de la Tierra en la constelación de Pegaso.
El resultado de hoy, que revela nuevas características de HR8799e, requería un instrumento con una resolución y sensibilidad muy altas. GRAVITY puede usar los telescopios de cuatro unidades de VLT de ESO para trabajar juntos para imitar un solo telescopio más grande usando una técnica conocida como interferometría. Esto crea un súper telescopio, el VLTI, que recoge y desenreda con precisión la luz de la atmósfera del HR8799 y la luz de su estrella madre.
Un super-Júpiter
HR8799e es un «super-Júpiter», un mundo diferente a cualquier otro que se encuentra en nuestro Sistema Solar, que es más masivo y mucho más joven que cualquier planeta que orbite alrededor del Sol. Con solo 30 millones de años, este exoplaneta bebé es lo suficientemente joven como para dar a los científicos una ventana a la formación de planetas y sistemas planetarios. El exoplaneta es completamente inhóspito: energía sobrante de su formación y un potente efecto invernadero con calor HR8799e a una temperatura hostil de aproximadamente 1000 ° C.
Esta es la primera vez que se utiliza la interferometría óptica para revelar detalles de un exoplaneta, y la nueva técnica proporcionó un espectro exquisitamente detallado de calidad sin precedentes, diez veces más detallado que las observaciones anteriores. Las mediciones del equipo pudieron revelar la composición de la atmósfera de HR8799, que contenía algunas sorpresas.
Sylvestre Lacour, investigador líder del equipo, dijo en un comunicado:
«Nuestro análisis mostró que el HR8799e tiene una atmósfera que contiene mucho más monóxido de carbono que metano, algo que no se espera de la química del equilibrio. Podemos explicar mejor este resultado sorprendente con los fuertes vientos verticales en la atmósfera que evitan que el monóxido de carbono reaccione con el hidrógeno para formar metano».
Exoplaneta HR8799e : Atmósfera rica en polvo de hierro
El equipo encontró que la atmósfera también contiene nubes de polvo de hierro y silicato. Cuando se combina con el exceso de monóxido de carbono, esto sugiere que la atmósfera del HR8799e está involucrada en una tormenta enorme y violenta.
Lacour explica:
«Nuestras observaciones sugieren que una bola de gas se ilumina desde el interior, con rayos de luz cálida que se arremolinan a través de parches tormentosos de nubes oscuras. La convección se mueve alrededor de las nubes de partículas de silicato y hierro, que se disgregan y llueven hacia el interior. Esto pinta la imagen de una atmósfera dinámica de un exoplaneta gigante al nacer, que experimenta procesos físicos y químicos complejos».
Este resultado se basa en la serie de impresionantes descubrimientos de GRAVITY, que han incluido avances como la observación del año pasado de gas girando al 30% de la velocidad de la luz justo fuera del horizonte de eventos del enorme agujero negro en el centro galáctico. También agrega una nueva forma de observar exoplanetas al ya extenso arsenal de métodos disponibles para los telescopios e instrumentos de ESO, allanando el camino a muchos más descubrimientos impresionantes.
Esta investigación se presentó en el artículo «First direct detection of an exoplanet by optical interferometry» en Astronomy and Astrophysics.
Imagen de portada: Representación artística del planeta HR8799e creada a partir de los datos obtenidos desde cuatro telescopios diferentes y filtrando la luz del planeta y su estrella para obtener una vista detallada de su atmósfera. Crédito: ESO / L. Calçada