Metano en la atmósfera del planeta GJ504b

Recientemente se descubrió mediante el método de imagen directa un planeta de tamaño joviano en torno a una estrella de tipo solar: GJ504b.

Este fantástico descubrimiento se ha efectuado gracias al instrumento HiCIAO, en el telescopio japonés Subaru, ubicado en Hawaii (Mauna Kea) dentro del programa de búsqueda SEEDS (Strategic Explorations of Exoplanets and Disks), efectuado entre los años 2011 y 2012. El instrumento HiCIAO está dotado de un coronógrafo y de un sistema de óptica adaptativa extrema, que facilita las detecciones de planetas extrasolares.

La estrella a la que orbita, también conocida como 59 Virginis, es visible a simple vista en el cielo nocturno y tiene una edad estimada en unos 150 millones de años. O sea, que es joven, pero el triple de vieja que otras estrellas con planetas similares, detectados de la misma forma.

El planeta es un superjúpiter, con una masa de unas 4 veces la de nuestro gigante gaseoso, y orbita a una distancia de unos 45 UA de su estrella (más allá de la órbita de Neptuno, tomando nuestro sistema solar como referencia). Al ser un planeta más maduro que en anteriores descubrimientos, se ha visto que sus colores infrarojos son más fríos y apuntan a una temperatura de unos 500 K.

Además, está bastante cerca del sol, a apenas 17.5 parsec (o 57 años luz), lo que facilitará todo tipo de estudios en profundidad, en años venideros.

En definitiva, este planeta es remarcable debido a:

1) Es el de mayor edad, entre todos los descubiertos hasta ahora, por imagen directa

2) Es uno de los menos masivos, descubiertos por el citado método

3) Es el primero descubierto en torno a una estrella de tipo solar (tamaño y masa similares)

4) Orbita a gran distancia de su estrella, sólo comparable con los planetas del sistema HR8799.

5) Es el que posee temperatura más fría, hasta la fecha.

6) Probablemente, debido a su color J-H, se deduce que sea menos nuboso, que otros planetas similares.

7) Está ligado a una estrella de mayor metalicidad que la nuestra, lo que podría indicar que se ha formado por acreción del núcleo (Core Accretion) en vez de por inestabilidad gravitatoria, y ha migrado hacia el exterior de su órbita original.

Localización de GJ504 (o 59 Virginis) en el cielo, en la constelación de Virgo.

Tras su detección se ha procedido a su caracterización espectroscópica, encontrándose metano en su atmósfera.

Al parecer, una de las características destacables de muchos de los planetas descubiertos por imagen directa (y por tanto masivos y jóvenes, al menos hasta ahora) es la de mostrar una notable carencia de metano atmosférico, probablemente debido a fenómenos de desequilibrio químico, ya que los planetas descubiertos han mostrado preferentemente el carbono en forma de CO o CO2. Esta diferencia hace de este planeta una referencia entre los nuevos que puedan descubrirse de su clase.

Lo cierto es que han reobservado esta estrella con filtros específicos del metano, los denominados como S y L, que van de 1.486 μm a 1.628 μm para el primero y de 1.643 a 1.788 μm para el segundo. El objetivo es que se solapen ambos en la banda del metano de 1.6 micras, pero el filtro S está menos centrado en esa banda que el L. Así, si el planeta presentara una fuerte absorción por el metano, entonces el flujo luminoso medido en el filtro S debería ser mayor que el del L (que presenta mayor absorción, en su rango de longitud de onda).

Para ello, el 15 de mayo de 2012 se observó esta estrella en el telescopio Subaru, utilizando el sistema de óptica adaptativa HiCIAO y haciendo uso de la técnica de imagen simultánea espectroscópica diferencial (SDI) y con un coronógrafo interno, para ocultar la luz de la estrella. De las imágenes se dedujo rápidamente que el planeta era captado en el filtro S pero desaparecía en el L, confirmándose así la presencia de metano atmosférico.

Además, aprovecharon para refinar la fotometría infraroja, en las bandas J, H y K, encontrándose el planeta más brillante de lo esperado en la banda K, lo que podría ser indicio de una alta metalicidad o bien de poca gravedad superficial, según los modelos. En general, su tipo espectral se considera que podría ser parecido al de las enanas marrones jóvenes T8. Esa similitud espectroscópica implicaría que el planeta tendría una cubierta de nubes altas escasa.

Comparación del espectro infrarojo en las bandas J H K, con respecto a diversas enanas marrones.

Otro de los planetas donde se había detectado metano atmosférico es el llamado HR8799b, aunque con una señal menos intensa, y que tiene una temperatura de unos 800 K frente a los 600 K de GJ504b. Es posible, entonces, que exista un límite en torno a temperaturas de 600-800 K en las que las atmósferas planetarias perderían ese desequilibrio químico permitiendo la existencia de cantidades medibles de metano atmosférico. Futuras detecciones podrán confirmar o refutar esta hipótesis.

Diagrama edad-luminosidad

Enlaces a los artículos originales:

Direct Imaging of a Cold Jovian Exoplanet in Orbit around the Sun-like Star GJ 504

http://arxiv.org/abs/1307.2886

Direct Imaging Detection of Methane in the Atmosphere of GJ 504 b

http://arxiv.org/abs/1310.4183

Para más información o si quieres darnos tu opinión, pincha aquí.