El instrumento GRAVITY, pionero en la obtención de imágenes de exoplanetas. Utilizando interferometría óptica, el instrumento de tecnología punta del VLTI revela detalles de un planeta inmerso en una tormenta
Este resultado ha sido anunciado hoy en una publicación en la revista Astronomy and Astrophysics por la colaboración GRAVITY [1], en la que presentan observaciones del exoplaneta HR8799e mediante interferometría óptica. El exoplaneta fue descubierto en 2010 en órbita de la joven estrella de secuencia principal HR8799, que se encuentra a unos 129 años luz de la Tierra, en la constelación de Pegaso.
Para obtener estos resultados, que revelan nuevas características de HR8799e, era necesario utilizar un instrumento con muy alta resolución y sensibilidad. GRAVITY puede utilizar las cuatro unidades de telescopio del VLT de ESO para trabajar como si se tratase de un único telescopio de mayor tamaño, usando una técnica conocida como interferometría [2]. Esto crea un súper telescopio — el VLTI — que recoge e interpreta, de forma muy precisa, la luz de la atmósfera de HR8799e y la de su estrella anfitriona.
HR8799e es un 'superjúpiter', un tipo de mundo que no se encuentra en nuestro Sistema Solar, más masivo y mucho más joven que cualquier planeta de los que orbitan alrededor del Sol. Con sólo 30 millones años de edad, este exoplaneta bebé es lo suficientemente joven como para ofrecer a los científicos una herramienta para comprender la formación de planetas y sistemas planetarios. El exoplaneta es completamente inhóspito: la energía sobrante tras su formación y un potente efecto invernadero hacen que HR8799e alcance una temperatura hostil de cerca de 1000 °C.
Es la primera vez que se ha utilizado interferometría óptica para revelar detalles de un exoplaneta y la nueva técnica ha proporcionado un espectro exquisitamente detallado de una calidad sin precedentes, diez veces más detallado que observaciones anteriores. Las mediciones del equipo fueron capaces de revelar la composición de la atmósfera de HR8799e, que contiene algunas sorpresas.
“Nuestro análisis mostró que HR8799e tiene una atmósfera que contiene mucho más monóxido de carbono que metano, algo no esperable de la química en equilibrio”, explica el líder del equipo Sylvestre Lacour, investigador CNRS del Observatorio de París-PSL y del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre. “Podríamos explicar mejor estos sorprendentes resultados con la presencia de altos vientos verticales dentro de la atmósfera, que impedirían que el monóxido de carbono reaccionase con el hidrógeno para formar metano”.
El equipo descubrió que la atmósfera también contiene nubes de polvo de hierro y silicatos. Esto, combinado con el exceso de monóxido de carbono, sugiere que la atmósfera de HR8799e está inmersa en una enorme y violenta tormenta.
“Nuestras observaciones sugieren que hay una bola de gas iluminado desde el interior, con rayos de luz cálida arremolinándose a través de áreas tormentosas de nubes oscuras”, explica Lacour. “La convección mueve las nubes de partículas de silicato y hierro, que se desagregan y llueven hacia el interior. Esto nos pinta un panorama en el que presenciamos la dinámica atmósfera de un exoplaneta gigante en su nacimiento, sometido a complejos procesos físicos y químicos”.
Este resultado se basa en una cadena de impresionantes descubrimientos llevados a cabo con GRAVITY que han incluido avances tales como la observación, el año pasado, de gas girando al 30% de la velocidad de la luz justo en el límite exterior del horizonte de sucesos del agujero negro masivo que se encuentra en el centro galáctico. También añade una nueva forma de observar exoplanetas al ya extenso arsenal de métodos [3] disponibles para los telescopios e instrumentos de ESO, allanando el camino a muchos más descubrimientos impresionantes [4].
Notas
[1] GRAVITY fue desarrollada por una colaboración formada por el Instituto Max Planck de Física Extraterrestre (Alemania), LESIA del Observatorio de París–PSL / CNRS / Universidad de la Sorbona / Universidad París Diderot e IPAG de la Universidad Grenoble Alpes / CNRS (Francia), el Instituto Max Planck de Astronomía (Alemania), la Universidad de Colonia (Alemania), CENTRA (Centro de Astrofísica y Gravitación (Portugal) y ESO.
[2] La interferometría es una técnica que permite a los astrónomos crear un súper telescopio combinando varios telescopios más pequeños. El VLTI de ESO es un telescopio interferométrico creado mediante la combinación de dos o más unidades de telescopio (UTs) del VLT (Very Large Telescope) o los cuatro telescopios auxiliares, más pequeños. Mientras que cada UT tiene un impresionante espejo principal de 8,2 m, al combinarlos se crea un telescopio con 25 veces más capacidad de resolución que un solo UT observando individualmente.
[3] Los exoplanetas se observan usando muchos métodos diferentes. Algunas son indirectas, tales como el método de velocidad radial utilizado por el instrumento cazador de exoplanetas HARPS, de ESO, que mide la atracción que ejerce la gravedad de un planeta sobre su estrella anfitriona. Los métodos directos, como la técnica pionera que ha dado lugar a este resultado, implican observar el planeta en lugar de su efecto sobre su estrella.
[4] Recientes descubrimientos de exoplanetas, llevados a cabo con telescopios de ESO, incluyen la exitosa detección, el año pasado, de una supertierra orbitando la estrella de Barnard, la estrella única más cercana a nuestro Sol, y el descubrimiento de planetas jóvenes orbitando a una estrella recién nacida con ALMA utilizando otra técnica novedosa para la detección de planetas.
Información adicional
Este trabajo de investigación se ha presentado en el artículo científico “First direct detection of an exoplanet by optical interferometry”, en la revista Astronomy and Astrophysics.
El esquipo está formado por: S. Lacour (LESIA, Observatorio de París - PSL, CNRS, Universidades de la Sorbona, UPMC Univ. París 06, Univ. Paris Diderot, Meudon, Francia [LESIA]; Instituto Max Planck de Física Extraterrestre, Garching, Alemania [MPE]); M. Nowak (LESIA); J. Wang (Departamento de Astronomía, California Instituto de Tecnología, Pasadena, EE.UU.); O. Pfuhl (MPE); F. Eisenhauer (MPE); R. Abuter (ESO, Garching, Alemania); A. Amorim (Universidad de Lisboa, Lisboa, Portugal; CENTRA - Centro de Astrofísica y Gravitación, IST, Universidad de Lisboa, Lisboa, Portugal); N. Anugu (Facultad de Ingeniería, Universidad de Oporto, Oporto, Portugal; Escuela de Física, Grupo de Astrofísica, Universidad de Exeter, Exeter, Reino Unido); M. Benisty (Univ. Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Grenoble, Francia [IPAG]); J.P. Berger (IPAG); H. Beust (IPAG); N. Blind (Observatorio de Ginebra, Universidad de Ginebra, Versoix, Suiza); M. Bonnefoy (IPAG); H. Bonnet (ESO, Garching, Alemania); P. Bourget (ESO, Santiago, Chile); W. Brandner (Instituto Max Planck de Astronomía, Heidelberg, Alemania [MPIA]); A. Buron (MPE); C. Collin (LESIA); B. Charnay (LESIA); F. Chapron (LESIA); Y. Clénet (LESIA); V. Coudé du Foresto (LESIA); P.T. de Zeeuw (MPE; Observatorio de Leiden, Universidad de Leiden, Leiden, Países Bajos); C. Deen (MPE); R. Dembet (LESIA); J. Dexter (MPE); G. Duvert (IPAG); A. Eckart (Primer Instituto de Física, Universidad de Colonia, Colonia, Alemania; Instituto Max Planck de Radioastronomía, Bonn, Alemania); N.M. Förster Schreiber (MPE); P. Fédou (LESIA); P. Garcia (Facultad de Ingeniería, Universidad de Oporto, Oporto, Portugal; ESO, Santiago, Chile; CENTRA - Centro de Astrofísica y Gravitación, IST, Universidad de Lisboa, Lisboa, Portugal); R. Garcia Lopez (Instituto de Dublín de Estudios Avanzados, Dublín, Irlanda; MPIA); F. Gao (MPE); E. Gendron (LESIA); R. Genzel (MPE; Departamentos de Física y Astronomía, Universidad de California, Berkeley, EE.UU.); S. Gillessen (MPE); P. Gordo (Universidad de Lisboa, Lisboa, Portugal; CENTRA - Centro de Astrofísica y Gravitación, IST, Universidad de Lisboa, Lisboa, Portugal); A. Greenbaum (Departamento de Astronomía, Universidad de Michigan, Ann Arbor, EE.UU.); M. Habibi (MPE); X. Haubois (ESO, Santiago, Chile); F. Haußmann (MPE); Th. Henning (MPIA); S. Hippler (MPIA); M. Horrobin (Primer Instituto de Física, Universidad de Colonia, Colonia, Alemania); Z. Hubert (LESIA); A. Jimenez Rosales (MPE); L. Jocou (IPAG); S. Kendrew (Agencia Espacial Europea, Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial, Baltimore, EE.UU.; MPIA); P. Kervella (LESIA); J. Kolb (ESO, Santiago, Chile); A.-M. Lagrange (IPAG); V. Lapeyrère (LESIA); J.-B. Le Bouquin (IPAG); P. Léna (LESIA); M. Lippa (MPE); R. Lenzen (MPIA); A.-L. Maire (Instituto STAR, Universidad de Lieja, Lieja, Bélgica; MPIA); P. Mollière (Observatorio de Leiden, Universidad de Leiden, Leiden, Países Bajos); T. Ott (MPE); T. Paumard (LESIA); K. Perraut (IPAG); G. Perrin (LESIA); L. Pueyo (Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial, Baltimore, EE.UU.); S. Rabien (MPE); A. Ramírez (ESO, Santiago, Chile); C. Rau (MPE); G. Rodríguez-Coira (LESIA); G. Rousset (LESIA); J. Sanchez-Bermudez (Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad de México, México; MPIA); S. Scheithauer (MPIA); N. Schuhler (ESO, Santiago, Chile); O. Straub (LESIA; MPE); C. Straubmeier (Primer Instituto de Física, Universidad de Colonia, Colonia, Alemania); E. Sturm (MPE); L.J. Tacconi (MPE); F. Vincent (LESIA); E.F. van Dishoeck (MPE; Observatorio de Leiden, Universidad de Leiden, Leiden, Países Bajos); S. von Fellenberg (MPE); I. Wank (Primer Instituto de Física, Universidad de Colonia, Colonia, Alemania); I. Waisberg (MPE); F. Widmann (MPE); E. Wieprecht (MPE); M. Wiest (Primer Instituto de Física, Universidad de Colonia, Colonia, Alemania); E. Wiezorrek (MPE); J. Woillez (ESO, Garching, Alemania); S. Yazici (MPE; Primer Instituto de Física, Universidad de Colonia, Colonia, Alemania); D. Ziegler (LESIA); y G. Zins (ESO, Santiago, Chile).
HR 8799 en la constelación de Pegaso
Este mapa muestra la constelación de Pegaso, que representa a un caballo alado de la mitología griega. El mapa muestra la ubicación de HR8799 y señala la mayoría de las estrellas que pueden verse a simple vista en una noche despejada. La constelación es familiar para los astrónomos, ya que contiene tres de las cuatro estrellas que forman el brillante asterismo conocido como el Gran Cuadrante de Pegaso, utilizado para localizar diversos objetos en el cielo. La constelación también contiene varios objetos de cielo profundo de interés para los astrónomos, como el púlsar con efecto de lente gravitacional conocido como Cruz de Einstein.
Crédito:
ESO, IAU and Sky & Telescope
This chart shows the constellation of Pegasus, which depicts a winged horse from Greek mythology. The chart shows the location of HR8799 and marks most of the stars visible to the unaided eye on a clear dark night. The constellation is familiar to stargazers as it contains three of the four stars that make up the bright asterism known as the Square of Pegasus, used to locate various objects in the sky. The constellation also contains multiple deep-sky objects of interest to astronomers, including the gravitationally lensed quasar known as Einstein’s Cross.
Credit:
ESO, IAU and Sky & Telescope
Alrededores de la estrella HR 8799
Esta imagen de amplio campo muestra los alrededores de la joven estrella HR8799, en la constelación de Pegaso. Esta imagen fue creada a partir de material que forma parte del sondeo Digitized Sky Survey 2. Se muestra la ubicación de HR 8799.
Crédito:
ESO/Digitized Sky Survey 2. Acknowledgement: Davide de Martin.
Vista Aérea del VLTI con Túneles Superpuestos
Vista aérea de la plataforma de observación en la cima de Cerro Paranal (desde finales de 1999), con los cuatro recintos para las unidades de telescopios (UT) de 8.2 metros, y variadas instalaciones para el Interferómetro del VLT (VLTI). Tres Telescopios Auxiliares (AT) de 1.8 metros y la senda de los rayos de luz han sido superpuestos en la imagen. También se observan algunas de las 30 estaciones donde los AT podrían posicionarse para las observaciones, y donde los rayos de luz desde los telescopios pueden ingresar al túnel del Interferómetro. Las estructuras rectas son los soportes de los rieles donde los telescopios pueden moverse desde una estación a otra. El Laboratorio Interferométrico (parcialmente subterráneo) se encuentra al centro de la plataforma.
Crédito:
ESO
VLT interferometer principle
Schematic lay-out of the VLT Interferometer. The light from a distant celestial objects enters two of the VLT telescopes and is reflected by the various mirrors into the Interferometric Tunnel, below the observing platform on the top of Paranal. Two Delay Lines with moveable carriages continuously adjust the length of the paths so that the two beams interfere constructively and produce fringes at the interferometric focus in the laboratory.
Crédito:
ESO
VIDEO.
ESOcast 197 Light: GRAVITY desvela los secretos de los cielos tormentosos de un exoplaneta
El instrumento GRAVITY, instalado en el interferómetro VLTI (Very Large Telescope Interferometer) de ESO, ha realizado la primera observación directa de un planeta extrasolar mediante interferometría óptica. Este método reveló una atmósfera exoplanetaria compleja, con nubes de hierro y silicatos arremolinándose en una tormenta que abarca todo el planeta. La técnica presenta posibilidades únicas para la caracterización de muchos de los exoplanetas conocidos actualmente.
Este vídeo está disponible en 4K UHD.
"ESOcast Light" es una serie de vídeos cortos que pretende mostrar las maravillas del Universo en pequeñas piezas. Los episodios de ESOcast Light no reemplazan a los vídeos estándar y más largos de ESOcasts, sino que los complementan con noticias e imágenes actuales de astronomía en los comunicados de prensa de ESO.
Crédito:
Credit: ESO
Directed by: Nico Bartmann.
Editing: Nico Bartmann.
Web and technical support: Mathias André and Raquel Yumi Shida.
Written by: Sarah Leach & Calum Turner.
Music: John Stanford — Aurora (johnstanfordmusic.com)
Footage and photos: ESO, L. Calçada, Nick Risinger (skysurvey.org), , D. Gasparri (www.astroatacama.com).
Scientific consultants: Paola Amico and Mariya Lyubenova.
Executive producer: Lars Lindberg Christensen.
Orbital motion of the HR8799 system
The HR 8799 system harbors four super-Jupiters orbiting with periods
that range from decades to centuries. HR 8799e is the innermost planet
in this video.
This footage consists of 7 images of HR 8799 taken with the Keck Telescope over 7 years. The video was made by Jason Wang, data was reduced by Christian Marois, and the orbits were fit by Quinn Konopacky. Bruce Macintosh, Travis Barman, and Ben Zuckerman assisted in the observations.
Crédito:
This footage consists of 7 images of HR 8799 taken with the Keck Telescope over 7 years. The video was made by Jason Wang, data was reduced by Christian Marois, and the orbits were fit by Quinn Konopacky. Bruce Macintosh, Travis Barman, and Ben Zuckerman assisted in the observations.
Crédito:
J. Wang et al.
Fuente: Observatorio Europeo Austral
Fuente: Observatorio Europeo Austral
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