Imagen de un super-Júpiter templado en proximidades del Sistema Solar
Bautizada Epsilon Indi Ab, la exoplaneta orbita alrededor de Eps Ind A, una estrella un poco más pequeña y un poco más fría que nuestro Sol, pero que pertenece a la misma clase de edad.
Hasta la fecha, solo se conocen unas pocas planetas gigantes gaseosas frías en órbita alrededor de estrellas de la edad del Sol. Todas han sido detectadas indirectamente mediante medidas de velocidades radiales. En efecto, a medida que los planetas se enfrían y se contraen a lo largo de su evolución, se vuelven mucho menos luminosos y, por lo tanto, más difíciles de observar.
Imagen artística de una gigante gaseosa fría en órbita alrededor de una enana roja.
Crédito: T. Müller (MPIA/HdA)
Precisamente, fue mediante la técnica de las velocidades radiales que se pudo identificar la presencia de Eps Ind Ab, una gigante gaseosa bastante similar a Júpiter, aunque un poco más masiva. Sin embargo, en estos trabajos anteriores, basados en una cobertura temporal insuficiente de la órbita, la masa de la exoplaneta y la distancia orbital que la separaba de su estrella anfitriona habían sido subestimadas.
En realidad, Eps Ind Ab necesita alrededor de 200 años para completar una vuelta completa alrededor de su estrella. Las observaciones durante unos pocos años fueron, por lo tanto, insuficientes para determinar su órbita con gran precisión.
Con el fin de caracterizar más precisamente la órbita de este planeta, un equipo de astrónomos dirigido por el MPIA y que asocia a dos investigadores del Observatorio de París - PSL, ha considerado otro enfoque de detección: la imagen directa. Esta medida ha sido posible gracias a las capacidades de imagen sin precedentes del JWST operando en el infrarrojo térmico.
El coronógrafo MIRI, un instrumento fruto del conocimiento del Observatorio de París - PSL El equipo ha elegido utilizar la cámara MIRI (Mid-Infrared Instrument) del JWST, equipada con un coronógrafo diseñado y fabricado en el LESIA en el Observatorio de París - PSL en colaboración con el CEA. Su máscara de fase atenúa la luz de la estrella realizando un eclipse artificial. Estas observaciones también se beneficiaron de la "proximidad" (a escala cósmica) de Eps Ind A, en relación con la Tierra, que es de solo 12 años luz. Cuanto más cercana está la estrella, mayor es la separación angular con el planeta en la imagen, lo que permite reducir la contaminación de la luz de la estrella anfitriona en el planeta. La elección de MIRI ha resultado ser excelente, ya que el instrumento operando en el infrarrojo medio revela objetos fríos y poco luminosos.
¿Por qué es interesante Eps Ind Ab?
Este planeta es uno de los exoplanetas más fríos observados hasta ahora. Con una temperatura cercana a los cero grados Celsius, es mucho más frío que la gran mayoría de los otros exoplanetas observados hasta la fecha.
Imágenes obtenidas por MIRI en las longitudes de onda del infrarrojo medio de 10,65 (izquierda) y 15,55 micrómetros (derecha).
Crédito: T. Müller (MPIA/HdA), E. Matthews (MPIA)
Eps Ind Ab orbita alrededor de su estrella anfitriona Eps Ind A en una órbita excéntrica y elíptica, cuyo punto más alejado debería situarse entre 20 y 40 unidades astronómicas. Esta órbita es equivalente a la de Neptuno alrededor del Sol.
La imagen directa de exoplanetas es particularmente útil para su caracterización. Los científicos pueden, de hecho, recoger directamente su luz en diferentes longitudes de onda. En el caso presente, para la exoplaneta Eps Ind Ab, el análisis se ha basado en tres imágenes disponibles: dos provenientes del JWST/MIRI y otra obtenida desde el suelo con el instrumento VISIR del VLT.
Eps Ind Ab es menos luminosa de lo esperado en las longitudes de onda cortas. Esto podría indicar la presencia de cantidades importantes de elementos pesados, en particular de carbono, que da origen a moléculas como el metano, el dióxido de carbono y el monóxido de carbono, que se encuentran comúnmente en los planetas gigantes gaseosos. Por otro lado, esto podría indicar que el planeta posee una atmósfera nubosa.
Eps Ind Ab ofrece así una ocasión única para estudiar la composición atmosférica de verdaderos análogos del Sistema Solar.
Estos trabajos dirigidos por Elisabeth Matthews, investigadora en el Instituto Max Planck de Astronomía en Alemania, se publican bajo el título "A temperate super-Jupiter imaged with JWST in the mid-infrared", en un artículo de la revista Nature, el 24 de julio de 2024. DOI: 10.1038/s41586-024-07837-8