Por primera vez, astrónomos del MIT y de otras instituciones han observado una estrella que pulsa en respuesta a su planeta en órbita.
La estrella, llamada HAT-P-2, se encuentra a unos 400 años luz de la Tierra y está orbitada por un gigante gaseoso cuya masa equivale a ocho veces la de Júpiter, uno de los exoplanetas más masivos conocidos actualmente. El planeta, llamado HAT-P-2b, sigue una órbita muy excéntrica alrededor de su estrella: pasa extremadamente cerca de ella y luego se aleja a gran velocidad antes de volver a dar la vuelta.
Los investigadores analizaron más de 350 horas de observaciones de HAT-P-2 realizadas por el telescopio espacial Spitzer de la NASA y descubrieron que el brillo de la estrella parece oscilar muy levemente cada 87 minutos. En concreto, la estrella parece vibrar en armónicos exactos, o múltiplos, de la frecuencia orbital del planeta, es decir, la velocidad a la que este gira alrededor de su estrella.
Las pulsaciones, medidas con precisión en el tiempo, han llevado a los investigadores a creer que, contra lo que predicen la mayoría de los modelos teóricos sobre el comportamiento de los exoplanetas, HAT-P-2b podría tener masa suficiente para deformar periódicamente su estrella y hacer que su superficie fundida destelle o pulse en respuesta.
«Pensábamos que los planetas no podían realmente excitar a sus estrellas, pero descubrimos que este sí lo hace», afirma Julien de Wit, investigador posdoctoral del Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias del MIT. «Existe un vínculo físico entre ambos, pero en esta etapa no podemos explicarlo. Así que son pulsaciones misteriosas inducidas por la compañera de la estrella».
De Wit es el autor principal de un artículo que detalla los resultados, publicado hoy en Astrophysical Journal Letters.
Un pulso
El equipo descubrió las pulsaciones estelares por casualidad. Al principio, los investigadores buscaban crear un mapa preciso de la distribución de temperatura de un exoplaneta mientras orbita su estrella. Ese mapa ayudaría a los científicos a seguir cómo circula la energía por la atmósfera de un planeta, lo que puede dar pistas sobre los patrones de viento y la composición de la atmósfera.
Con ese objetivo, el equipo consideró que HAT-P-2 era un sistema ideal: como el planeta tiene una órbita excéntrica, oscila entre temperaturas extremas y se vuelve
frío al alejarse mucho de su estrella, para luego calentarse rápidamente al acercarse muchísimo.
«La estrella vierte una enorme cantidad de energía en la atmósfera del planeta, y nuestro objetivo inicial era observar cómo la atmósfera del planeta redistribuye esa energía», afirma de Wit.
Los investigadores obtuvieron 350 horas de observaciones de HAT-P-2, tomadas de forma intermitente por el telescopio infrarrojo de Spitzer entre julio de 2011 y noviembre de 2015. El conjunto de datos es uno de los más extensos jamás obtenidos por Spitzer y proporcionó a de Wit y sus colegas observaciones suficientes para detectar las señales increíblemente débiles necesarias para cartografiar la distribución de temperatura de un exoplaneta.
El equipo procesó los datos y se centró en el intervalo en que el planeta pasaba más cerca de la estrella, primero por delante y luego por detrás de ella. Durante esos 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 por detrás de la estrella, los investigadores observaban algo inesperado: en lugar de una línea plana, que representaría una caída momentánea cuando la estrella oculta al planeta, detectaron pequeños picos —oscilaciones en la luz de la estrella con un período de unos 90 minutos— que resultaron ser múltiplos exactos de la frecuencia orbital del planeta.
«Eran señales muy débiles», afirma de Wit. «Era como captar el zumbido de un mosquito que pasa junto a un motor a reacción, estando ambos a kilómetros de distancia».
Muchas teorías, un gran misterio
Las pulsaciones estelares pueden producirse continuamente mientras la superficie de una estrella hierve y se agita de forma natural. Pero las pequeñas pulsaciones detectadas por de Wit y sus colegas parecen estar sincronizadas con la órbita del planeta. Concluyeron que las señales no debían deberse a algo propio de la estrella, sino al planeta en órbita o a algún efecto de los instrumentos de Spitzer.
Los investigadores descartaron esta última posibilidad tras modelar todos los posibles efectos instrumentales, como las vibraciones, que podrían haber afectado las mediciones, y comprobar que ninguno podía haber producido las pulsaciones observadas.
«Creemos que el planeta debe inducir estas pulsaciones, lo cual es sorprendente», afirma de Wit. «Hemos visto algo así en sistemas con dos estrellas supermasivas en rotación, donde una puede deformar realmente a la otra, liberar esa deformación y hacer que la otra vibre. Pero no esperábamos que esto ocurriera con un planeta, ni siquiera con uno tan masivo como este».
«Esto es realmente emocionante porque, si nuestras interpretaciones son correctas, significa que los planetas pueden influir de manera significativa en los fenómenos físicos que tienen lugar en las estrellas que los albergan», afirma la coautora Victoria Antoci, investigadora posdoctoral de la Universidad de Aarhus, en Dinamarca. «En otras palabras, la estrella “sabe” que su planeta está ahí y reacciona a su presencia».
El equipo tiene algunas teorías sobre cómo el planeta podría estar haciendo que su estrella pulse. Por ejemplo, quizá la atracción gravitatoria transitoria del planeta perturbe a la estrella lo suficiente como para llevarla a una fase de pulsación propia. Algunas estrellas pulsan de forma natural, y quizá HAT-P-2b esté empujando a su estrella hacia ese estado, del mismo modo que añadir sal a una olla de agua hirviendo a fuego lento puede hacer que el agua se desborde. De Wit afirma que esta es solo una de varias posibilidades, pero que hará falta mucho más trabajo para llegar al fondo de las pulsaciones estelares.
«Es un misterio, pero es estupendo, porque demuestra que nuestra comprensión de cómo afecta un planeta a su estrella aún no está completa», afirma de Wit. «Así que tendremos que seguir adelante e investigar qué está pasando».
Esta investigación contó, en parte, con el apoyo del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA y de Caltech.
