Redacción
Las mediciones realizadas por el observatorio Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) de la NASA han permitido a los astrónomos mejorar enormemente su comprensión acerca del extraño medio ambiente de KELT-9 b, uno de los exoplanetas más calientes conocidos.
“El factor de rareza es alto en KELT-9 b”, dijo John Ahlers, astrónomo de la Universities Space Research Association (USRA) en Columbia, Maryland, y del centro Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. “Es un planeta gigante en una órbita muy cercana, casi polar, alrededor de una estrella que gira rápidamente, y estas características complican nuestra capacidad de entender la estrella y sus efectos sobre el planeta”.
Los nuevos resultados aparecieron en un artículo dirigido por Ahlers publicado en la revista The Astronomical Journal.
Situado a unos 670 años luz en la constelación de Cygnus, KELT-9 b fue descubierto en 2017 porque el planeta pasaba delante de su estrella durante una sección de cada órbita, un evento llamado tránsito. Los tránsitos disminuyen regularmente la luz de la estrella en una cantidad pequeña pero detectable. Los tránsitos de KELT-9 b fueron observados por primera vez por la iniciativa KELT, un proyecto que recogió observaciones de dos telescopios robóticos situados en Arizona y Sudáfrica.
Entre el 18 de julio y el 11 de septiembre de 2019, como parte de su campaña de observar el cielo del norte durante un año, TESS observó 27 tránsitos de KELT-9 b, tomando mediciones cada dos minutos. Estas observaciones permitieron al equipo modelar la inusual estrella del sistema y su impacto en el planeta.
Ilustración del exoplaneta KELT-9 b junto a su estrella. (Foto: Goddard Space Flight Center/Chris Smith (USRA))
KELT-9 b es un exoplaneta gigante gaseoso 1,8 veces más grande que Júpiter, con 2,9 veces su masa. Las fuerzas de marea han bloqueado su rotación, así que el mismo lado siempre está de cara a su estrella. El exoplaneta gira alrededor de su sol en solo 36 horas, en una órbita que lo lleva casi directamente por encima de los dos polos de la estrella.
KELT-9 b recibe 44.000 veces más energía de su estrella que la Tierra del Sol. Esto hace que la temperatura del planeta durante el día sea de unos 4.300 grados C, más caliente que la superficie de algunas estrellas. Este intenso calentamiento también causa que la atmósfera del exoplaneta huya hacia el espacio.
Su estrella anfitriona también es una rareza. Tiene el doble de tamaño que el Sol y es en promedio un 56% más caliente. Pero gira 38 veces más rápido que el Sol, completando una rotación completa en solo 16 horas. Su rápido giro distorsiona la forma de la estrella, achatándola por los polos y ensanchando su sección media. Esto causa que los polos de la estrella se calienten y se iluminen mientras que su región ecuatorial se enfría y se oscurece, un fenómeno llamado oscurecimiento por gravedad. El resultado es una diferencia de temperatura a lo largo de la superficie de la estrella de casi 800 grados C.
Con cada órbita, el exoplaneta KELT-9 b experimenta dos veces el rango completo de temperaturas estelares, produciendo lo que equivale a una secuencia estacional peculiar. El exoplaneta experimenta el “verano” cuando pasa sobre cada polo caliente y el “invierno” cuando pasa sobre la sección media más fría de la estrella. Así que KELT-9 b experimenta dos veranos y dos inviernos cada año, con cada estación durando alrededor de nueve horas.
“Es realmente intrigante pensar en cómo el gradiente de temperatura de la estrella impacta en el planeta”, dijo Knicole Colón del Goddard, co-autora del artículo. “Los diferentes niveles de energía recibidos de su estrella probablemente producen una atmósfera extremadamente dinámica”.
La órbita polar de KELT-9 b alrededor de su estrella aplanada produce tránsitos claramente desproporcionados. El planeta comienza su tránsito cerca de los polos brillantes de la estrella y luego bloquea cada vez menos luz mientras viaja sobre el ecuador, más débil, de la estrella. Esta asimetría proporciona pistas sobre los cambios de temperatura y brillo a través de la superficie de la estrella, y permitieron al equipo reconstruir la forma no esférica de la estrella, cómo está orientada en el espacio, su rango de temperaturas superficiales, y otros factores que impactan en el planeta.
“De los sistemas planetarios que hemos estudiado a través del oscurecimiento gravitacional, los efectos en KELT-9 b son de lejos los más espectaculares”, dijo Jason Barnes, profesor de física de la Universidad de Idaho y coautor del artículo. “Este trabajo permite avanzar hacia la unificación del oscurecimiento gravitacional con otras técnicas que miden la alineación planetaria, lo cual al final esperamos que desentrañe los secretos sobre la formación y la historia evolutiva de los planetas alrededor de las estrellas de gran masa”.
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