De un comunicado de prensa del Telescopio Subaru y el Observatorio Astronómico Nacional de Japón:
Un equipo de investigación dirigido por astrónomos de la Universidad de Tokio y el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) descubrió que las órbitas inclinadas pueden ser típicas en lugar de raras para los sistemas exoplanetarios, aquellos que están fuera de nuestro sistema solar. Sus mediciones de los ángulos entre los ejes de rotación de la estrella (eje de rotación estelar) y la órbita del planeta (eje orbital planetario) de los exoplanetas HAT-P-11b y XO-4b demuestran que las órbitas de estos exoplanetas están muy inclinadas. Esta es la primera vez que los científicos miden el ángulo de un planeta pequeño como HAT-P-11 b. Los nuevos hallazgos proporcionan importantes indicadores de observación para probar diferentes modelos teóricos de cómo han evolucionado las órbitas de los sistemas planetarios.
Desde el descubrimiento del primer exoplaneta en 1995, los científicos han identificado más de 500 exoplanetas, planetas fuera de nuestro sistema solar, casi todos planetas gigantes. La mayoría de estos exoplanetas gigantes orbitan de cerca sus estrellas anfitrionas, a diferencia de los planetas gigantes de nuestro sistema solar, como Júpiter, que orbitan el Sol desde la distancia. Las teorías aceptadas proponen que estos planetas gigantes originalmente se formaron a partir de abundantes materiales formadores de planetas lejos de sus estrellas anfitrionas y luego migraron a sus ubicaciones cercanas actuales. Se han sugerido diferentes procesos de migración para explicar los exoplanetas gigantes cercanos.
Los modelos de migración de interacción disco-planeta se centran en las interacciones entre el planeta y su disco protoplanetario, el disco del que se formó originalmente. A veces, estas interacciones entre el disco protoplanetario y el planeta en formación dan como resultado fuerzas que hacen que el planeta caiga hacia la estrella central. Este modelo predice que el eje de rotación de la estrella y el eje orbital del planeta estarán alineados entre sí.
Los modelos de migración de interacción planeta-planeta se han centrado en la dispersión mutua entre planetas gigantes. La migración puede ocurrir por la dispersión del planeta, cuando varios planetas se dispersan durante la creación de dos o más planetas gigantes dentro del disco protoplanetario. Mientras que algunos de los planetas se dispersan del sistema, el más interno puede establecer una órbita final muy cerca de la estrella central. Otro escenario de interacción planeta-planeta, la migración de Kozai, postula que la interacción gravitacional a largo plazo entre un planeta gigante interno y otro objeto celeste como una estrella compañera o un planeta gigante externo con el tiempo puede alterar la órbita del planeta, acercando un planeta interno más cercano. a la estrella central. Las interacciones de migración planeta-planeta, incluida la dispersión planeta-planeta y la migración Kozai, podrían producir una órbita inclinada entre el planeta y el eje estelar.
En general, la inclinación de los ejes orbitales de los planetas cercanos en relación con los ejes giratorios de las estrellas anfitrionas surge como una base de observación muy importante para apoyar o refutar los modelos de migración sobre los que se centran las teorías de la evolución orbital. Un grupo de investigación dirigido por astrónomos de la Universidad de Tokio y NAOJ concentró sus observaciones con el Telescopio Subaru en investigar estas inclinaciones para dos sistemas que se sabe que tienen planetas: HAT-P-11 y XO-4. El grupo midió el efecto Rossiter-McLaughlin (en adelante, RM) de los sistemas y encontró evidencia de que sus ejes orbitales se inclinan en relación con los ejes giratorios de sus estrellas anfitrionas.
El efecto RM se refiere a irregularidades aparentes en la velocidad radial o la velocidad de un objeto celeste en la línea de visión del observador durante los tránsitos planetarios. A diferencia de las líneas espectrales que generalmente son simétricas en medidas de velocidad radial, aquellas con el efecto RM se desvían en un patrón asimétrico (ver Figura 1). Tal variación aparente en la velocidad radial durante un tránsito revela el ángulo proyectado por el cielo entre el eje de giro estelar y el eje orbital planetario. El telescopio Subaru ha participado en descubrimientos previos del efecto RM, que los científicos han investigado en aproximadamente treinta y cinco sistemas exoplanetarios hasta el momento.
En enero de 2010, un equipo de investigación dirigido por los astrónomos del equipo actual de la Universidad de Tokio y el Observatorio Astronómico Nacional de Japón utilizó el telescopio Subaru para observar el sistema planetario XO-4, que se encuentra a 960 años luz de la Tierra en la región de Lynx . El planeta del sistema es aproximadamente 1,3 veces más grande que Júpiter y tiene una órbita circular de 4,13 días. Su detección del efecto RM mostró que el eje orbital del planeta XO-4 b se inclina hacia el eje de rotación de la estrella anfitriona. Solo el Telescopio Subaru ha medido el efecto de RM para este sistema hasta ahora.
En mayo y julio de 2010, el equipo de investigación actual realizó observaciones específicas del sistema exoplanetario HAT-P-11, que se encuentra a 130 años luz de la Tierra hacia la constelación Cygnus. El planeta HAT-P-11 del tamaño de Neptuno orbita su estrella anfitriona en una órbita no circular (excéntrica) de 4,89 días y se encuentra entre los exoplanetas más pequeños jamás descubiertos. Hasta esta investigación, los científicos solo habían detectado el efecto RM para planetas gigantes. La detección del efecto RM para planetas de menor tamaño es un desafío porque la señal del efecto RM es proporcional al tamaño del planeta; cuanto más pequeño es el planeta en tránsito, más débil es la señal.
; El equipo aprovechó el enorme poder de recolección de luz del espejo de 8,2 m del telescopio Subaru, así como la precisión de su espectrógrafo de alta dispersión. Sus observaciones no solo resultaron en la primera detección del efecto RM para un exoplaneta más pequeño del tamaño de Neptuno, sino que también proporcionaron evidencia de que el eje orbital del planeta se inclina al eje de giro estelar en aproximadamente 103 grados en el cielo. Un grupo de investigación en los Estados Unidos usó el Telescopio Keck e hizo observaciones independientes del efecto de RM del mismo sistema en mayo y agosto de 2010; sus resultados fueron similares a los de las observaciones de mayo y julio de 2010 del equipo de la Universidad de Tokio / NAOJ.
Las observaciones del equipo actual del efecto de RM para los sistemas planetarios HAT-P-11 y XO-4 han demostrado que tienen órbitas planetarias muy inclinadas hacia los ejes de giro de sus estrellas anfitrionas. Los últimos resultados de observación sobre estos sistemas, incluidos los obtenidos independientemente de los hallazgos informados aquí, sugieren que tales órbitas planetarias altamente inclinadas pueden existir comúnmente en el universo. El escenario de migración planeta-planeta, ya sea causado por la dispersión planeta-planeta o la migración Kozai, en lugar del escenario planeta-disco podría explicar su migración a las ubicaciones actuales.
Sin embargo, las mediciones del efecto de RM para sistemas individuales no pueden discriminar decisivamente entre los escenarios de migración. El análisis estadístico puede ayudar a los científicos a determinar qué proceso de migración, si lo hay, es responsable de las órbitas altamente inclinadas de los planetas gigantes. Dado que diferentes modelos de migración predicen diferentes distribuciones del ángulo entre el eje estelar y la órbita planetaria, el desarrollo de una gran muestra del efecto RM permite a los científicos apoyar el proceso de migración más plausible. La inclusión de las mediciones del efecto de RM para un planeta de tamaño tan pequeño como HAT-P-11 b en la muestra desempeñará un papel importante en las discusiones sobre escenarios de migración planetaria.
Muchos grupos de investigación planean hacer observaciones del efecto RM con telescopios en todo el mundo. El equipo actual y el telescopio Subaru desempeñarán un papel integral en las investigaciones futuras. Las observaciones continuas de los sistemas exoplanetarios en tránsito contribuirán a una comprensión de la formación y el historial de migración de los sistemas planetarios en el futuro cercano.
