Recién descubierto “Ultrarrápido JúpiterTiene la órbita más corta de cualquier gigante gaseoso conocido.

La búsqueda de planetas fuera de nuestro sistema solar ha llevado al descubrimiento de más de 4.000 mundos distantes, orbitando estrellas a miles de años luz de la Tierra. Estos planetas extrasolares son un verdadero zoológico, desde Tierras súper rocosas y Neptuno en miniatura hasta gigantes gaseosos gigantes.

Entre los planetas más confusos descubiertos hasta ahora se encuentra “Júpiter caliente”: enormes bolas de gas del tamaño de nuestro propio planeta joviano, pero que orbitan sus estrellas en menos de 10 días, a diferencia de la tumultuosa órbita de 12 años de Júpiter. Hasta ahora, los científicos han descubierto unos 400 Júpiter calientes. Pero exactamente cómo aparecieron estos fuertes remolinos sigue siendo uno de los mayores misterios sin resolver en la ciencia planetaria.

Ahora, los astrónomos han descubierto uno de los súper Júpiter más extremos: un gigante gaseoso con una masa aproximadamente cinco veces la masa de Júpiter y que comienza alrededor de su estrella en solo 16 horas. La órbita del planeta es la más corta de todos los gigantes gaseosos conocidos hasta la fecha.

Debido a su órbita extremadamente estrecha y su proximidad a su estrella, se estima que el lado diurno del planeta es de unos 3.500 K, o aproximadamente 6.000 grados. F – Caliente como una pequeña estrella. Esto convierte al planeta TOI-2109b en el segundo planeta más caliente descubierto hasta la fecha.

Ilustración artística de Júpiter caliente orbitando cerca de su estrella anfitriona. Crédito: NASA, ESA y L. Hustak (STScI)

A juzgar por sus características, los astrónomos creen que TOI-2109b está en proceso de “desintegración orbital” o asciende hacia su estrella, como el agua de una ducha girando alrededor de un fregadero. Se espera que su órbita extremadamente corta haga girar el planeta hacia su estrella más rápido que otros Júpiter calientes.

El descubrimiento realizado inicialmente por NASASatélite de estudio de exoplanetas en tránsito (macho cabrío) , a ConLa misión que dirige es una oportunidad única para que los astrónomos estudien cómo se comportan los planetas cuando son atraídos y tragados por su estrella.

“En un año o dos, si tenemos suerte, podríamos averiguar cómo se mueve el planeta cerca de su estrella”, dice Ian Wong, autor principal del descubrimiento, quien fue investigador postdoctoral en el MIT durante el estudio. .Espacio de la NASA. “En nuestra vida, nunca veremos al planeta caer en su estrella. Pero si le damos otros 10 millones de años, este planeta puede que no exista”.

El descubrimiento fue informado el 23 de noviembre de 2021, en Diario astronómico Es el resultado de un gran trabajo colaborativo en el que participan miembros del equipo científico de TESS en el MIT e investigadores de todo el mundo.

Cruce de camino

El 13 de mayo de 2020, el satélite TESS de la NASA comenzó a observar TOI-2109, una estrella ubicada en la parte sur de la constelación de Hércules, a unos 855 años luz de la Tierra. La estrella fue identificada por la misión como “Objeto de interés TESS” 2.109, por la posibilidad de que albergue un planeta en órbita.

En el transcurso de casi un mes, la nave espacial recopiló mediciones de la luz de la estrella, que luego el equipo científico de TESS analizó en busca de tránsitos: caídas periódicas en la luz de las estrellas que pueden indicar que un planeta pasa frente a ella y bloquea brevemente una pequeña porción de la luz de las estrellas. luz de la estrella. Los datos de TESS confirmaron que la estrella alberga algo que pasa aproximadamente cada 16 horas.

La luz de la estrella de TOI-2109 ha sido medida por TESS, mostrando caídas periódicas en el brillo debido a un planeta en tránsito que ocurre cada 16 horas. Crédito: Cortesía de los investigadores.

El equipo informó a la comunidad astronómica en general, y poco después, varios telescopios terrestres realizaron un seguimiento durante el próximo año para observar de cerca la estrella en una variedad de bandas de frecuencia. Estas observaciones, junto con el descubrimiento inicial de TESS, confirmaron que el objeto en tránsito es un planeta en rotación, que ha sido designado TOI-2109b.

“Todo era consistente con que se tratara de un planeta, y nos dimos cuenta de que teníamos algo muy interesante y relativamente raro ”, dice el coautor del estudio Avi Shporer, científico investigador del Instituto Kavli de Astrofísica e Investigación Espacial del MIT.

día y noche

Al analizar las mediciones en varias longitudes de onda ópticas e infrarrojas, el equipo determinó que TOI-2109b es cinco veces más grande que Júpiter, aproximadamente un 35 por ciento más grande y muy cerca de su estrella, a una distancia de aproximadamente 1.5 millones de millas. En comparación, Mercurio está a unos 36 millones de millas del sol.

La estrella del planeta es aproximadamente un 50% más grande y más masiva que nuestro sol. A partir de las características observadas del sistema, los investigadores estimaron que TOI-2109b entra en espiral hacia su estrella a una velocidad de 10 a 750 milisegundos por año, más rápido que cualquier Júpiter caliente observado hasta ahora.

Dadas las dimensiones del planeta y la proximidad a su estrella, los investigadores determinaron que TOI-2109b es un Júpiter ultrarrápido, con la órbita más corta de cualquier gigante gaseoso conocido. Como la mayoría de los Júpiter calientes, el planeta parece estar bloqueado progresivamente y tiene un aspecto perpetuo de día y noche, similar a la Luna con respecto a la Tierra. A partir de las observaciones de un mes de TESS, el equipo pudo observar el brillo cambiante del planeta mientras giraba sobre su eje. Al observar el paso del planeta detrás de su estrella (conocido como eclipse secundario) en longitudes de onda ópticas e infrarrojas, los investigadores estimaron que el lado diurno alcanza temperaturas de más de 3500 K.

“Mientras tanto, el brillo del lado nocturno del planeta es menor que la sensibilidad de los datos de TESS, lo que plantea preguntas sobre lo que realmente está sucediendo allí”, dice Sporer. “¿La temperatura allí es demasiado fría, o el planeta de alguna manera toma el calor durante el día y lo transfiere al lado de la noche? Estamos empezando a tratar de responder esa pregunta para estos compradores ultrarrápidos”.

Los investigadores esperan monitorear TOI-2109b con instrumentos más poderosos en un futuro cercano, incluyendo telescopio espacial Hubble ¡Y pronto para siempre! Telescopio espacial James Webb. Observaciones más detalladas podrían arrojar luz sobre las condiciones que experimentan los Júpiter calientes cuando caen en su estrella.

Los súper Júpiter como TOI-2109b constituyen la subclase más extrema de planeta extrasolar, dice Wong. “Estamos empezando a comprender algunos de los procesos físicos y químicos únicos que ocurren en la atmósfera, procesos que no tienen análogos en nuestro sistema solar”.

Las observaciones futuras de TOI-2109b también pueden revelar pistas sobre cómo surgieron sistemas tan asombrosos en primer lugar. “Desde el comienzo de la ciencia de los exoplanetas, los Júpiter calientes han sido vistos como esferas exóticas”, dice Sporer. “¿Cómo es que un planeta masivo y masivo como Júpiter alcanza una órbita de no más de unos pocos días de duración? No tenemos nada de eso en nuestro sistema solar, y vemos esto como una oportunidad para estudiarlo y ayudar a explicar su existencia”. . “

Referencia: “TOI-2109: un gigante de gas supercaliente en una órbita de 16 horas” por Ian Wong, Avi Spoorer, George Zhou, Daniel Kitsman, Thaddeus de Komasic, Chianyu Tan, René Tronsgaard, Lars A. Buchv, Shreyas Visabragada y Michael Greklek-McKeon, Joseph E. Rodriguez, John P. Ahlers, Samuel N. Quinn, Elise Furlan, Steve B. Howell, Allyson Bieryla, Kevin Heng, Heather A. Knutson, Karen A. Collins, Kim K., Peyton Brown, Michael The. Kodama, Seiya Coretta, Catherine F. Lister, Pablo Lewin, Giuseppe Marino, Felipe Morgas, Norio Narita, Enrique Balleh, Richard P. Schwartz, Kevan J. Stasson, Motohidi Tamura, Nouriharu Watanabe, Bjorn Beneke, George R. Riker, David W. Latham, Roland Vandersbeek, Sarah Seeger, Joshua N. Wynn, John M. Jenkins, Douglas A. Caldwell, William Fung, Chelsea X. Hwang, Ismael Meirelles, Jo Chua E Schleider, Bernie Xiao y Jesus Noel Villasenor, 23 de noviembre de 2021, Diario astronómico.
DOI: 10.3847 / 1538-3881 / ac26bd

Esta investigación fue apoyada, en parte, por la NASA.