Un lejano y enorme sistema solar/A big and distant Solar System

Credit: Dunlap Institute for Astronomy & Astrophysics; Mediafarm

Un equipo de astrónomos, entre ellos Quinn Konopacky del Instituto Dunlap de Astronomía y Astrofísica de la Universidad de Toronto, ha llevado a cabo el examen más detallado hasta la fecha de la atmósfera de un planeta similar a Júpiter y de fuera de nuestro Sistema Solar.
El equipo, ha utilizado un espectrógrafo de imagen de alta resolución llamado OSIRIS, encontrando las huellas químicas de moléculas específicas y revelando así una atmósfera nubosa conteniendo monóxido de carbono y vapor de agua. Comparando las cantidades de carbono y oxígeno presentes en la atmósfera del planeta, se han podido encontrar pistas acerca de cómo se formó el sistema planetario.
Hay dos modelos principales para explicar la formación de los planetas, acreción o inestabilidad gravitacional, y los datos encontrados por el equipo de investigación son consistentes con el primero, es decir, el mismo modelo que se piensa explica la formación de nuestro Sistema Solar.
El planeta, denominado HR 8799c, es uno de los cuatro gigantes gaseosos conocidos que orbitan una estrella a 130 años luz de la Tierra. Los autores y sus colaboradores descubrieron HR 8799c y sus tres compañeros en 2008 y 2010. Todos los planetas son más grandes que cualquiera de los de nuestro Sistema Solar, con masas de tres a siete veces mayores que la de Júpiter. Sus órbitas son igualmente grandes en comparación con nuestro sistema. HR 8799c orbita 40 veces más lejos de su estrella que lo que orbita la Tierra alrededor del sol en nuestro Sistema Solar, lo que le coloca mucho más allá de Neptuno.
De acuerdo con el modelo de acreción, la estrella HR 8799 estaba originalmente rodeada solo por un enorme disco de gas y polvo. A medida que el gas se enfriaba se formó hielo; y este proceso vació el disco de átomos de oxígeno. El hielo y el polvo se acumularon en núcleos planetarios que, una vez que fueron lo suficientemente grandes, atrajeron el gas circundante para formar atmósferas más grandes. El gas se vació de oxígeno, lo que se refleja en que hoy día en la atmósfera del planeta bajo la forma de una relación carbono/oxígeno enriquecida.
El modelo de acreción también predice que los grandes planetas gaseosos gigantes se forman a grandes distancias de la estrella central, mientras que los pequeños planetas rocosos se forman más cerca, al igual que sucede en nuestro Sistema Solar. Esos planetas rocosos, situados ni muy lejos ni muy cerca de la estrella, son los principales candidatos para albergar vida.
Las observaciones de HR 8799c se hicieron con el telescopio de 10 metros Keck II en Hawai, uno de los dos mayores telescopios ópticos del mundo. El sistema de óptica adaptativa del telescopio corrige la distorsión causada por la atmósfera de la Tierra, haciendo que la visión a través de Keck II sea más nítida que la obtenida con el telescopio espacial Hubble.
Los astrónomos llaman a esto resolución espacial. Ver exoplanetas alrededor de sus estrellas es como tratar de ver una luciérnaga situada al lado de un foco. La óptica adaptativa del Keck y la alta resolución espacial, combinadas con avanzadas técnicas de procesamiento de datos, permiten a los astrónomos ver con más claridad tanto el "foco" estelar como la "luciérnaga" planetaria.
El artículo que describe los resultados del equipo, se publicará 14 de marzo en Science Express, y el 22 de marzo en la revista Science.

 

 The core accretion model

A team of astronomers, including Quinn Konopacky of the Dunlap Institute for Astronomy & Astrophysics, University of Toronto, has made the most detailed examination yet of the atmosphere of a Jupiter-like planet beyond our Solar System. The team, using a high-resolution imaging spectrograph called OSIRIS, uncovered the chemical fingerprints of specific molecules, revealing a cloudy atmosphere containing carbon monoxide and water vapour, By comparing the amount of carbon to the amount of oxygen present in the planet's atmosphere, clues have been found about to how the entire planetary system has been formed. There are two leading models to explain planet formation, core accretion and gravitational instability, and the data found by the research team are consistent with the first one, i.e. the same model thought to explain the formation of our Solar System. The planet, designated HR 8799c, is one of four gas giants known to orbit a star 130 light-years from Earth. The authors and their collaborators previously discovered HR 8799c and its three companions back in 2008 and 2010. All the planets are larger than any in our Solar System, with masses three to seven times that of Jupiter. Their orbits are similarly large when compared to our system. HR 8799c orbits 40 times farther from its parent star than Earth orbits from the Sun; in our Solar System, that would put it well beyond the realm of Neptune. According to the core accretion model, the star HR 8799 was originally surrounded by nothing but a huge disk of gas and dust. As the gas cooled, ice formed; this process depleted the disk of oxygen atoms. Ice and dust collected into planetary cores which, once they were large enough, attracted surrounding gas to form large atmospheres. The gas was depleted of oxygen, and this is reflected in the planet's atmosphere today as an enhanced carbon to oxygen ratio. The core accretion model also predicts that large gas giant planets form at great distances from the central star, and smaller rocky planets closer in, as in our Solar System. It is rocky planets, not too far, nor close to the star, that are prime candidates for supporting life. The observations of HR 8799c were made with the Keck II 10-metre telescope in Hawaii, one of the two largest optical telescopes in the world. The telescope's adaptive optics system corrects for distortion caused by Earth's atmosphere, making the view through Keck II sharper than through the Hubble Space Telescope. Astronomers refer to this as spatial resolution. Seeing exoplanets around stars is like trying to see a firefly next to a spotlight. Keck's adaptive optics and high spatial resolution, combined with advanced data-processing techniques, allow astronomers to more clearly see both the stellar "spotlight" and planetary "firefly." The paper describing the team's findings, to be published March 14th in Science Express, and March 22nd in the journal Science.

Tomado de/Taken from Science Daily  

Resumen de la publicación/Abstract of the paper
Detection of Carbon Monoxide and Water Absorption Lines in an Exoplanet Atmosphere
Q.M. Konopacky, T.S. Barman, B.A. Macintosh and C. Marois Science DOI: 10.1126/science.1232003
Abstract   Determining the atmospheric structure and chemical composition of an exoplanet remains a formidable goal. Fortunately, advancements in the study of exoplanets and their atmospheres have come in the form of direct imaging—spatially resolving the planet from its parent star—which enables high-resolution spectroscopy of self-luminous planets in jovian-like orbits. Here, we present a spectrum with numerous, well-resolved molecular lines from both water and carbon monoxide from a massive planet orbiting less than 40 astronomical units from the star HR 8799. These data reveal the planet's chemical composition, atmospheric structure, and surface gravity, confirming that it is indeed a young planet. The spectral lines suggest an atmospheric carbon-to-oxygen ratio that is greater than that of the host star, providing hints about the planet's formation