El espectro de un exoplaneta da pistas sobre el origen de su sistema

Un joven exoplaneta, que orbita una estrella conocida como HR 8799, tiene agua y monóxido de carbono en su atmósfera, pero no metano, como explican sus investigadores en un artículo en la revista «Science Express». Sus hallazgos sugieren que un determinado mecanismo de formación planetaria, conocido como acreción del núcleo, llevó el exoplaneta, llamado HR 8799c, a la existencia.

«Es interesante el no hallar metano en nuestros datos. Ya que originalmente se presupone que un planeta con una temperatura de unos 1.000 grados Kelvin debe almacenar gran cantidad de metano. El hecho de que no observemos este gas nos extraña ya que debería encontrarse en alguna de las capas de la atmósfera. Dado que el metano es una molécula sensible que puede encontrarse destruida cuando se mezcla en las capas más profundas y las partes más calientes de la atmósfera. Esta combinación nos muestra las condiciones atmosféricas en pequeños planetas similares a Júpiter» explica a LA RAZÓN Quinn Konopacky, del Instituto Dunlap de Astronomía y Astrofísica de la Universidad de Toronto (Canadá).

Sus resultados arrojan luz las claves sobre la formación de nuestro Sistema Solar también. HR 8799c es un gigante gaseoso, con cerca de siete veces la masa de Júpiter, sobre el que los astrónomos han estado debatiendo si planetas similares se forman a través de este proceso de Konopacky, junto con colegas de Canadá y EE UU, usaron datos del Observatorio Keck en Hawai para analizar las características espectrales de HR 8799c. Sus resultados arrojan luz sobre la formación de este gigante gaseoso lejano y proporcionan pistas sobre la formación de nuestro propio Sistema Solar.

«Nuestros resultados son más consistentes respecto a los planetas que orbitan en HR8799 formados a través del crecimiento del núcleo, en consonancia que sobre lo que pensamos sobre cómo se formó el Sistema Solar. Pero estudiando el sistema HR8799, podemos echar un vistazo en cómo los planetas como Júpiter, se formaron en un periodo corto de tiempo», apunta Konopacky. «Hay muchas similitudes entre el sistema HR 8799 y nuestro sistema solar. El sistema HR 8799 casi se parece a en versión "súper tamaño"nuestro Sistema Solar. Esto se debe a que hay cuatro planetas gigantes de gas a grandes distancias de la estrella. Hay también dos cinturones de material de estrellas, una dentro de la clase de planeta más cercano como nuestro cinturón de asteroides, y otro fuera, el planeta más lejano, algo así como el Cinturón de Kuiper o nube de Oort de nuestro Sistema Solar», añade el astrónomo.

A diferencia de la mayoría de otros exoplanetas, los cuatro planetas que orbitan HR 8799 se han detectado directamente, lo que significa que su luz se distinguía de la de su estrella anfitriona. Esta detección directa indica que HR 8799c era un gigante de gas que orbita su estrella a una distancia comparable a la distancia de Plutón de nuestro sol, pero el nacimiento de un planeta masivo tan lejos de su estrella madre está en conflicto con los modelos más populares de la formación planetaria.

El nuevo análisis de Konopacky y su equipo ofrece datos de alta resolución sobre la química, la gravedad y la atmósfera de HR 8799c. "El exoplaneta tiene un conjunto ideal de las propiedades, siendo a la vez muy luminoso y situado lo suficientemente lejos de la estrella que nos permite adquirir estos datos espectrales increíbles --explicó el investigador--. El hecho de que no vemos metano nos dice mucho acerca de los procesos químicos durante el trabajo en la atmósfera de este gigante gaseoso joven".

Dos posibles mecanismos se han propuesto para la formación de exoplanetas: un multipaso, proceso de acreción del núcleo por el que el gas se acumula lentamente en un núcleo planetario, y un proceso conocido como inestabilidad gravitatoria, que implica la creación simultánea del interior de un planeta y la atmósfera.

"Aunque vemos una gran cantidad de vapor de agua en la atmósfera de HR 8799c, en realidad detectamos un poco menos de lo que cabría esperar si el planeta tuviera la misma composición que su estrella madre", dijo Konopacky. A su juicio, esto indica que el planeta tiene una cantidad ligeramente elevada de carbono en comparación con oxígeno.

La elevada relación carbono-oxígeno actúa como una huella dactilar para la formación del exoplaneta y los investigadores sugieren que los granos de hielo de agua deben haberse condensado en el disco planetario que rodea HR 8799 y agotado el oxígeno.

"Estos granos de hielo pegados forman grandes trozos de hielo, a pocos kilómetros de diámetro, que mantienen chocando y promueven la construcción de núcleo sólido del planeta", sugirió Konopacky. "La atmósfera de gas viene después de que el planeta sea lo suficientemente grande. En el momento en que sucede, algunos de los granos de hielo se han ido y el gas no tiene tanta agua", añade.

Estos resultados implican que un proceso de acreción del núcleo, similar al que dio forma a nuestro Sistema Solar, con los gigantes de gas lejos del Sol y los planetas rocosos cercanos a él, también permitió la formación de recursos humanos en 8799c. "Dado que el sistema planetario que rodea HR8799 se parece a una versión reducida de nuestro Sistema Solar, no sería una sorpresa encontrar planetas como la Tierra más cerca", según los investigadores.