El primer planeta que hace 'vibrar' a su estrella

Astrónomos del MIT (Massachusetts Institute of Technology) y otras instituciones han observado por primera vez una estrella pulsando en respuesta a su planeta en órbita.

La estrella, que lleva el nombre de HAT-P-2, está a unos 400 años luz de la Tierra y está rodeada por un gigante gaseoso que mide ocho veces la masa de Júpiter, uno de los exoplanetas más masivos que se conocen hoy en día. El planeta, llamado HAT-P-2b, sigue su estrella en una órbita altamente excéntrica, extremadamente cerca y alrededor de la estrella, y luego se precipita lejos antes de eventualmente dar vueltas alrededor.

Los investigadores analizaron más de 350 horas de observaciones de HAT-P-2 tomadas por el telescopio espacial Spitzer de la NASA, y encontraron que el brillo de la estrella parece oscilar ligeramente cada 87 minutos. En particular, la estrella parece vibrar con armónicos exactos, o múltiplos de la frecuencia orbital del planeta, la velocidad a la que el planeta circunda su estrella.

Las pulsaciones con tiempo preciso han llevado a los investigadores a creer que, contrariamente a la mayoría de las predicciones teóricas basadas en modelos de comportamiento exoplanetario, HAT-P-2b puede ser lo suficientemente masiva como para distorsionar periódicamente su estrella, haciendo que la superficie fundida de la estrella pulse como respuesta.

"Pensábamos que los planetas no pueden excitar realmente a sus estrellas, pero nos damos cuenta de que ésta es una realidad", dice en un comunicado Julien de Wit, un postdoctor del Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias del MIT. "Hay un vínculo físico entre los dos, pero en este momento, en realidad no podemos explicarlo, de modo que son pulsaciones misteriosas inducidas por el compañero de la estrella".

De Wit es un autor principal de un documento que detalla los resultados, publicado en Astrophysical Journal Letters.

OBTENIENDO UN PULSO

El equipo encontró las pulsaciones estelares por casualidad. Originalmente, los investigadores trataron de generar un mapa preciso de la distribución de temperatura de un exoplaneta, ya que orbita su estrella. Este mapa ayudaría a los científicos a rastrear cómo circula la energía a través de la atmósfera de un planeta, lo que puede dar pistas sobre los patrones y la composición del viento de una atmósfera.

Con este objetivo en mente, el equipo consideró a HAT-P-2 como un sistema ideal: Debido a que el planeta tiene una órbita excéntrica, oscila entre temperaturas extremas, enfriándose, ya que se aleja de su estrella, y luego se calienta rápidamente a medida que oscila muy cerca.

"La estrella deposita una enorme cantidad de energía en la atmósfera del planeta, y nuestro objetivo original era ver cómo la atmósfera del planeta redistribuye esta energía", dice Wit.

Los investigadores obtuvieron 350 horas de observaciones de HAT-P-2, tomadas intermitentemente por el telescopio infrarrojo de Spitzer entre julio de 2011 y noviembre de 2015. El conjunto de datos representa uno de los más grandes nunca tomado por Spitzer, dando a Wit y sus colegas un montón de observaciones para permitir detectar las señales increíblemente pequeñas necesarias para asignar la distribución de temperatura de un exoplaneta.

El equipo procesó los datos y se centró en la ventana en la que el planeta hizo su acercamiento más cercano, pasando primero delante y luego detrás de la estrella. Durante estos períodos, los investigadores midieron el brillo de la estrella para determinar la cantidad de energía, en forma de calor, transferida al planeta.

Cada vez que el planeta pasaba detrás de la estrella, los investigadores vieron algo inesperado: en lugar de una línea plana, que representaba una caída momentánea mientras el planeta estaba enmascarado por su estrella, observaban diminutas oscilaciones en la luz de la estrella, con un período de alrededor de 90 minutos, que pasó a ser múltiplos exactos de la frecuencia orbital del planeta.

"Eran señales muy pequeñas", dice Wit. "Fue como coger el zumbido de un mosquito que pasa por un motor a reacción, a dos millas de distancia".

MUCHAS TEORÍAS, UN GRAN MISTERIO

Las pulsaciones estelares pueden ocurrir constantemente ya que la superficie de una estrella hierve y se agita naturalmente. Pero las diminutas pulsaciones detectadas por Wit y sus colegas parecen estar en concierto con la órbita del planeta. Las señales, concluyeron, no deben deberse a nada en la propia estrella, sino al planeta circundante o a un efecto en los instrumentos de Spitzer.

Los investigadores descartaron este último después de modelar todos los posibles efectos instrumentales, como la vibración, que podrían haber afectado a las mediciones, y encontrar que ninguno de los efectos podría haber producido las pulsaciones que observaron.

"Creemos que estas pulsaciones deben ser inducidas por el planeta, lo que es sorprendente", dice Wit. "Hemos visto esto en sistemas con dos estrellas giratorias que son supermasivas, donde una realmente puede distorsionar al otro, liberar la distorsión, y la otro vibra, pero no esperábamos que esto sucediera con un planeta, incluso uno tan masivo como este".

"Esto es realmente emocionante porque, si nuestras interpretaciones son correctas, nos dice que los planetas pueden tener un impacto significativo en los fenómenos físicos que operan en sus estrellas de acogida", dice la coautora Victoria Antoci, de la Universidad de Aarhus en Dinamarca. "En otras palabras, la estrella 'sabe' sobre su planeta y reacciona a su presencia."

El equipo tiene algunas teorías sobre cómo el planeta podría estar causando que su estrella pulse. Por ejemplo, tal vez el tirón gravitacional del planeta está perturbandola estrella lo suficiente como para inclinarla hacia una fase auto-pulsante. Hay estrellas que pulsan naturalmente, y tal vez HAT-P-2b está empujando su estrella hacia ese estado. De Wit dice que ésta es sólo una de varias posibilidades, pero llegar a la raíz de las pulsaciones estelares requerirá mucho más trabajo.

"Es un misterio, pero es genial, porque demuestra que nuestra comprensión de cómo un planeta afecta a su estrella no es completa", dice de Wit. "Así que tendremos que seguir adelante y averiguar qué está pasando allí."

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