Por primera vez, astrónomos han tomado una foto de un joven exoplaneta que se asemeja en órbita y tamaño a Júpiter, el planeta más grande de nuestro sistema solar. Llamado 51 Eridani b, este cuerpo celeste es el primero en una inminente ola de descubrimientos que se espera gracias a una nueva generación de instrumentos de búsqueda de planetas, que podría ayudar a los científicos a descubrir los secretos de cómo se forman planetas como Júpiter y otros gigantes gaseosos, y cómo componen sus sistemas planetarios.

Descubierto en diciembre de 2014 usando el equipo Gemini Planet Imager (GPI) —recién instalado en el telescopio Gemini Sur, en Chile—, 51 Eridani b pronto podría ser confirmado como el exoplaneta más pequeño fotografiado directamente hasta ahora. El hallazgo fue anunciado el martes en la conferencia de astronomía “En el Espíritu de Lyot”, en Montreal, Canadá, durante una presentación realizada por el investigador principal del GPI, el astrónomo de la Universidad de Stanford, Bruce Macintosh. Él y otros miembros del equipo de GPI no quisieron hacer comentarios para este artículo. El grupo ha presentado un artículo sobre su descubrimiento a la revista Science, y esta instancia tiene reglas estrictas, pues prohíbe a los autores hablar de sus datos antes de su publicación.

El nuevo exoplaneta orbita alrededor de Eridani, una estrella similar al Sol en la constelación de Eridanus, a unos 96 años-luz de la Tierra. Macintosh y su equipo calculan que 51 Eridani b es dos veces más masivo que Júpiter y está 2,5 veces más lejos de su estrella. Sin embargo, a diferencia de nuestro gigante gaseoso —que tiene unos 4.500 millones de años y una temperatura de -145C en sus nubes más altas—, 51 Eridani b es más joven y más caliente. No supera los 25 millones de años, y sus nubes de metano se calientan a unos 400C.

Apenas enfriado desde su formación, 51 Eridani b brilla en el infrarrojo como una bombilla de tamaño planetario,  fue así como el equipo GPI logró identificarlo a una distancia de casi 100 años luz de distancia. La imagen del planeta es esencialmente una imagen bebé. A pesar de ser tan joven y tan distante, el exoplaneta gigante es el primo más cercano a Júpiter que los astrónomos hayan visto.

Exo-Júpiter escurridizos

En las últimas dos décadas, los astrónomos han descubierto miles de exoplanetas a través de medios más indirectos, mirando cómo estos mundos invisibles hacen que las estrellas que orbitan se tambaleen, se hagan tenues o se iluminen. Esas técnicas de detección tienden a ser más eficaces para la búsqueda de exoplanetas que están cerca de sus estrellas, con años medidos en días o meses. Los planetas como Júpiter, que tarda 12 años para dar una vuelta alrededor del Sol, probablemente surgirán solo después de décadas de ese tipo de escrutinio indirecto.

Los cazadores de planetas han logrado ver solo un puñado de exoplanetas, una tarea mucho más difícil que requiere instrumentación avanzada en los telescopios terrestres más poderosos. Hasta 51 Eridani b, todos los planetas fotografiados directamente habían sido gigantes de gas con una masa varias veces mayor a la de Júpiter, y muchos son tan grandes que fuerzan la definición de planeta y son más afines a estrellas encogidas y fallidas. La mayoría se esconde en los bordes exteriores de sus sistemas, lejos del oscuro brillo de sus estrellas.

En comparación con estos planetas lejanos, de gran tamaño y similares a estrellas, los planetas parecidos a Júpiter son enanos diminutos que abrazan las faldas de sus soles. Eso los coloca en lo que podría considerarse una zona muerta para la detección planetaria: demasiado lejos de sus estrellas para ser hallados rápidamente por medios indirectos, y demasiado cerca para conseguir una imagen directa fácil.

Por eso, incluso después de dos décadas de explosivos descubrimientos de exoplanetas, los astrónomos aun tienen solo una vaga sensación de lo común que son estos otros Júpiter, y también con qué frecuencia aparecen sistemas planetarios como el nuestro en otros lugares del cosmos. Se cree que la gran masa de Júpiter esculpió nuestro sistema solar en su infancia, guiando la formación y la evolución orbital de otros planetas embrionarios y tal vez incluso alimentando a la joven Tierra con agua, compuestos orgánicos y otros ingredientes necesarios para la vida. Sin Júpiter, hay una alta probabilidad de que ni nuestro planeta ni nosotros estuviéramos aquí.

¿De abajo hacia arriba o de arriba hacia abajo?

En consecuencia, los astrónomos desean aprender no solo cuán comunes son los Júpiter extranjeros, sino también cómo se presentan en primer lugar. El GPI e instalaciones similares, y especialmente el instrumento de Investigación Exoplanetaria Espectro-Polarimétrica de Alto Contraste del Observatorio Europeo Austral (SPHERE, por sus siglas en inglés), están construidos para responder esa pregunta. Todos los planetas nacen en remolinos de gas y polvo alrededor de una estrella, pero este ambiente ofrece dos caminos divergentes para la formación de los planetas gigantes: de abajo hacia arriba, a través de la progresiva adhesión de trozos de material cada vez más grandes; o de arriba hacia abajo, mediante el colapso gravitacional rápido y directo de una masa de gas frío.

El rápido colapso de gas para formar un planeta de arriba hacia abajo atrapa una gran cantidad de calor dentro del gigantesco planeta recién nacido, lo que resulta en un cuerpo que durante sus primeros 100 millones años debería ser más caliente y más brillante que otro formado de abajo hacia arriba. Con el tiempo, los planetas recién nacidos se enfrían y se pierde el registro de su ardiente nacimiento. Ahora, el GPI, SPHERE y otros instrumentos de última generación están monitoreando cientos de estrellas jóvenes cercanas por el brillo infrarrojo de otros como Júpiter, recién formados, con la esperanza de atrapar a los escurridizos planetas antes de que se enfríen, y así por fin poder aprender cómo se forma la mayoría de los planetas gigantes.

Por ahora, los secretos de esta progenie planetaria permanecen ocultos. Mientras el equipo del GPI está utilizando principalmente el brillo infrarrojo intrínseco de 51 Eridani b para calcular su tamaño y su temperatura, aún queda una considerable incertidumbre sobre cuán grande y caliente es. Lamentablemente, esos valores parecen caer dentro de un delgada área gris que existe entre los dos escenarios de formación de gigantes gaseosos.

O 51 Eridani b es el planeta más pequeño que alguna vez haya sido fotografiado directamente, brillando caliente en las postrimerías de su nacimiento de arriba hacia abajo; o es algo más grande y más frío, que no rompería un record pero aún así sería el primer exoplaneta que podría demostrarse que se formó de abajo hacia arriba. Otras mediciones de GPI, SPHERE y telescopios espaciales pronto pueden dar certezas. De cualquier modo, el resultado histórico será un paso importante hacia el aprendizaje de lo especial que podría ser el planeta más grande de nuestro sistema solar.