Ubicado a unos 129 años luz de la Tierra en la dirección de la constelación de Pegaso se encuentra el sistema estelar relativamente joven de HR 8799. A partir de 2008, se descubrieron cuatro exoplanetas en órbita en este sistema que, junto con el exoplaneta Formalhaut b, fueron los primeros en ser confirmado utilizando la técnica de imagen directa. Y con el tiempo, los astrónomos han llegado a creer que estos cuatro planetas están en resonancia entre sí.
En este caso, los cuatro planetas orbitan su estrella con una resonancia 1: 2: 4: 8, lo que significa que el período orbital de cada planeta está en una proporción casi precisa con los demás en el sistema. Este es un fenómeno relativamente único, uno que inspiró a Jason Wang, un estudiante graduado del brazo de Berkeley del Nexus for Exoplanet System Science (NExSS) patrocinado por la NASA, para producir un video que ilustra su danza orbital.
Usando imágenes obtenidas por el W.M. Observatorio Keck durante un período de siete años, el video de Wang ofrece una visión de estos cuatro exoplanetas en movimiento. Como puede ver a continuación, la estrella central se oscurece para que se pueda ver la luz que se refleja en sus planetas. Y aunque no muestra a los planetas completando un período orbital completo (que tomaría décadas e incluso siglos), ilustra maravillosamente la resonancia que existe entre los cuatro planetas de la estrella.
Como Jason Wang le dijo a Space Magazine por correo electrónico:
“Los datos fueron obtenidos durante 7 años de uno de los telescopios Keck de 10 metros por un equipo de astrónomos (Christian Marois, Quinn Konopacky, Bruce Macintosh, Travis Barman y Ben Zuckerman). Christian redujo cada una de las 7 épocas de datos, para hacer 7 cuadros de datos. Luego hice una película usando una interpolación de movimiento para interpolar esos 7 fotogramas en 100 fotogramas para obtener un video uniforme para que no sea entrecortado (como si pudiéramos observarlos todos los meses desde la Tierra) ".
Las imágenes de los cuatro exoplanetas fueron capturadas originalmente por el Dr. Christian Marois del Instituto de Astrofísica Herzberg del Consejo Nacional de Investigación del Canadá. Fue en 2008 cuando Marois y sus colegas descubrieron los primeros tres planetas del HR 8799, HR 8799 b, cyd, utilizando la técnica de imagen directa. Aproximadamente al mismo tiempo, un equipo de UC Berkeley anunció el descubrimiento de Fomalhaut b, también utilizando imágenes directas.
Se determinó que todos estos planetas eran gigantes gaseosos de tamaño y masa similares, con entre 1,2 y 1,3 veces el tamaño de Júpiter, y de 7 a 10 veces su masa. En el momento de su descubrimiento, se creía que el HR 8799 d era el planeta más cercano a su estrella, a una distancia de aproximadamente 27 Unidades Astronómicas (UA), mientras que las otras dos orbitan a distancias de aproximadamente 42 y 68 UA, respectivamente.
Fue solo después que el equipo se dio cuenta de que los planetas ya habían sido observados en 1998. En aquel entonces, la cámara de infrarrojo cercano y el espectrómetro de objetos múltiples (NICMOS) del Telescopio Espacial Hubble habían obtenido luz del sistema que indicaba la presencia de planetas. Sin embargo, esto no se aclaró hasta que se instaló una técnica de procesamiento de imágenes recientemente desarrollada. Por lo tanto, el "predescubrimiento" pasó desapercibido.
Otras observaciones en 2009 y 2010 revelaron la existencia del cuarto planeta, HR 8799 e, que tenía una órbita que lo ubicaba dentro de los otros tres. Aun así, este planeta está quince veces más lejos de su estrella que la Tierra del Sol, lo que resulta en un período orbital de aproximadamente 18,000 días (49 años). Los otros tardan alrededor de 112, 225 y 450 años (respectivamente) para completar una órbita de HR 8799.
Finalmente, Wang decidió producir el video (que no fue el primero), para ilustrar lo emocionante que puede ser la búsqueda de exoplanetas. Como él lo dijo:
"Había escrito este algoritmo de interpolación de movimiento para otro sistema de exoplanetas, Beta Pictoris b, donde vemos un planeta en una órbita de borde que parece que se está hundiendo en su estrella (en realidad está dando vueltas frente a él). Queríamos hacer lo mismo para HR 8799 para dar vida a este sistema y compartir nuestra emoción en la obtención de imágenes directas de exoplanetas. Creo que es bastante sorprendente que tengamos la tecnología para ver otros mundos orbitar a otras estrellas ".
Además, el video llama la atención sobre un sistema estelar que presenta algunas oportunidades únicas para la investigación de exoplanetas. Dado que HR 8799 fue el primer sistema multiplanetario en obtener imágenes directamente, los astrónomos pueden observar directamente las órbitas de los cuatro planetas, observar sus interacciones dinámicas y determinar cómo llegaron a su configuración actual.
Los astrónomos también podrán tomar espectros de las atmósferas de estos planetas para estudiar su composición, y comparar esto con los gigantes gaseosos de nuestro propio Sistema Solar. Y dado que el sistema es realmente bastante joven (solo 40 millones de años), puede decirnos mucho sobre el proceso de formación de planetas. Por último, pero no menos importante, sus órbitas anchas (una necesidad dada su tamaño) podría significar que el sistema no es estable.
En el futuro, según Wang, los astrónomos estarán atentos para ver si algún planeta es expulsado del sistema. No sé sobre usted, pero consideraría que un video que ilustra a uno de los gigantes gaseosos de HR 8799 que se expulsa de su sistema también sería bastante inspirador.
