Hubble identifica el planeta más antiguo conocido

Crédito de la imagen: Hubble

El telescopio espacial Hubble se utilizó recientemente para identificar el planeta extrasolar más antiguo jamás descubierto. El planeta de 2,5 de masa de Júpiter se descubrió originalmente alrededor de un púlsar en el cúmulo globular M4 allá por 1988; los astrónomos detectaron una atenuación regular de las emisiones de ondas de radio del púlsar. Al usar Hubble, los astrónomos pudieron explicar mejor cómo el planeta terminó alrededor de un púlsar. Este descubrimiento podría remodelar los modelos actuales de desarrollo planetario, que predijeron que las estrellas necesitaban atravesar al menos un ciclo completo para crear los elementos más pesados ​​que requieren los planetas.

Mucho antes de que existieran nuestro Sol y la Tierra, se formó un planeta del tamaño de Júpiter alrededor de una estrella similar al Sol. Ahora, 13 mil millones de años después, el Telescopio Espacial Hubble de la NASA ha medido con precisión la masa de este planeta conocido más lejano y más antiguo. El antiguo planeta ha tenido una historia notable porque terminó en un vecindario difícil e improbable. Orbita alrededor de un par peculiar de estrellas quemadas en el núcleo abarrotado de un cúmulo estelar globular.

Los nuevos hallazgos del Hubble cierran una década de especulaciones y debates sobre la verdadera naturaleza de este mundo antiguo, que tarda un siglo en completar cada órbita. El planeta tiene 2,5 veces la masa de Júpiter. Su sola existencia proporciona evidencia tentadora de que los primeros planetas se formaron rápidamente, dentro de los mil millones de años del Big Bang, lo que lleva a los astrónomos a concluir que los planetas pueden ser muy abundantes en el universo.

El planeta ahora se encuentra en el núcleo del antiguo cúmulo estelar globular M4, ubicado a 5.600 años luz de distancia en la constelación de verano Scorpius. Los cúmulos globulares son deficientes en elementos más pesados ​​porque se formaron tan temprano en el universo que los elementos más pesados ​​no se habían cocinado en abundancia en los hornos nucleares de las estrellas. Por lo tanto, algunos astrónomos han argumentado que los cúmulos globulares no pueden contener planetas. Esta conclusión se vio reforzada en 1999 cuando el Hubble no pudo encontrar planetas tipo «Júpiter caliente» en órbita cercana alrededor de las estrellas del cúmulo globular 47 Tucanae. Ahora, parece que los astrónomos simplemente estaban buscando en el lugar equivocado, y que los mundos de gigantes gaseosos que orbitan a mayores distancias de sus estrellas podrían ser comunes en los cúmulos globulares.

“Nuestra medición del Hubble ofrece evidencia tentadora de que los procesos de formación de planetas son bastante robustos y eficientes al hacer uso de una pequeña cantidad de elementos más pesados. Esto implica que la formación de planetas ocurrió muy temprano en el universo”, dice Steinn Sigurdsson de la Universidad Estatal de Pensilvania.

«Es tremendamente alentador que los planetas probablemente abunden en cúmulos de estrellas globulares», dice Harvey Richer, de la Universidad de Columbia Británica. ¿Él basa esta conclusión en el hecho de que un planeta fue descubierto en un lugar tan improbable, orbitando dos estrellas capturadas? una enana blanca de helio y una estrella de neutrones que gira rápidamente? cerca del núcleo abarrotado de un cúmulo globular, donde los frágiles sistemas planetarios tienden a desgarrarse debido a las interacciones gravitatorias con las estrellas vecinas.

La historia del descubrimiento de este planeta comenzó en 1988, cuando se descubrió el púlsar, llamado PSR B1620-26, en M4. Es una estrella de neutrones que gira poco menos de 100 veces por segundo y emite pulsos de radio regulares como el haz de un faro. La enana blanca se encontró rápidamente a través de su efecto en el púlsar similar a un reloj, ya que las dos estrellas orbitaban entre sí dos veces al año. Algún tiempo después, los astrónomos notaron más irregularidades en el púlsar que implicaban que un tercer objeto estaba orbitando a los demás. Se sospechaba que este nuevo objeto era un planeta, pero también podría ser una enana marrón o una estrella de baja masa. El debate sobre su verdadera identidad continuó durante la década de 1990.

Sigurdsson, Richer y sus co-investigadores resolvieron el debate al medir finalmente la masa real del planeta a través de un ingenioso trabajo de detective celestial. Tenían datos exquisitos del Hubble de mediados de la década de 1990, tomados para estudiar enanas blancas en M4. Examinando estas observaciones, pudieron detectar la enana blanca que orbitaba alrededor del púlsar y medir su color y temperatura. Usando modelos evolutivos calculados por Brad Hansen de la Universidad de California, Los Ángeles, los astrónomos estimaron la masa de la enana blanca. Esto, a su vez, se comparó con la cantidad de oscilación en la señal del púlsar, lo que permitió a los astrónomos calcular la inclinación de la órbita de la enana blanca vista desde la Tierra. Cuando se combinó con los estudios de radio del púlsar tambaleante, esta prueba crítica también les indicó la inclinación de la órbita del planeta, por lo que finalmente se pudo conocer la masa precisa. Con una masa de solo 2,5 Júpiter, el objeto es demasiado pequeño para ser una estrella o una enana marrón y, en cambio, debe ser un planeta.

El planeta ha tenido un camino difícil durante los últimos 13 mil millones de años. Cuando nació, probablemente orbitaba su joven sol amarillo aproximadamente a la misma distancia que Júpiter está de nuestro Sol. El planeta sobrevivió a la abrasadora radiación ultravioleta, la radiación de supernova y las ondas de choque, que deben haber devastado al joven cúmulo globular en una furiosa tormenta de nacimiento estelar en sus primeros días. Alrededor de la época en que apareció la vida multicelular en la Tierra, el planeta y la estrella se hundían en el núcleo de M4. En esta región densamente poblada, el planeta y su sol pasaron cerca de un antiguo púlsar, formado en una supernova cuando el cúmulo era joven, que tenía su propia compañera estelar. En una danza gravitatoria a cámara lenta, el sol y el planeta fueron capturados por el púlsar, cuyo compañero original fue expulsado al espacio y se perdió. El púlsar, el sol y el planeta fueron arrojados por el retroceso gravitatorio hacia las regiones exteriores menos densas del cúmulo. Eventualmente, a medida que la estrella envejecía, se convirtió en un gigante rojo y derramó materia sobre el púlsar. El impulso llevado con esta materia hizo que la estrella de neutrones «girara» y volviera a despertar como un púlsar de milisegundos. Mientras tanto, el planeta continuó en su órbita pausada a una distancia de aproximadamente 2 mil millones de millas del par (aproximadamente la misma distancia entre Urano y nuestro Sol).

Es probable que el planeta sea un gigante gaseoso, sin una superficie sólida como la Tierra. Debido a que se formó tan temprano en la vida del universo, probablemente no tenga cantidades abundantes de elementos como el carbono y el oxígeno. Por estas razones, es muy improbable que el planeta albergue vida. Incluso si la vida surgiera, por ejemplo, en una luna sólida que orbita el planeta, es poco probable que haya sobrevivido a la intensa explosión de rayos X que habría acompañado el giro del púlsar. Lamentablemente, es poco probable que alguna civilización haya presenciado y registrado la dramática historia de este planeta, que comenzó casi al principio de los tiempos.

Fuente original: Comunicado de prensa del Hubble

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