CI Tau b é um planeta paradoxal, mas novas pesquisas sobre sua massa, o brilho e o monóxido de carbono em sua atmosfera estão começando a responder a perguntas sobre como um planeta tão grande poderia ter se formado em torno de uma estrela de apenas 2 milhões de anos.

Na reunião de hoje da American Astronomical Society, os astrônomos Christopher Johns-Krull da Rice University e Lisa Prato do Lowell Observatory apresentaram resultados de uma análise espectroscópica de infravermelho próximo de quatro anos da luz de CI Tau b, um exoplaneta gigante em órbita próxima, ou "Júpiter quente, "em uma órbita de nove dias em torno de sua estrela-mãe, a cerca de 450 anos-luz da Terra, na constelação de Touro.

"O interessante é que somos capazes de detectar a luz diretamente do planeta, e é a primeira vez que isso é feito para um planeta próximo ao redor de uma estrela tão jovem, "disse Johns-Krull, professor de física e astronomia e co-autor de um estudo programado para publicação na AAS's Cartas de jornal astrofísico . "A maneira mais valiosa de aprender como os planetas se formam é estudando os planetas, como CI Tau b, que ainda estão se formando ou acabaram de se formar. "

Por décadas, a maioria dos astrônomos acreditava que planetas gigantes como Júpiter e Saturno se formaram longe de suas estrelas durante períodos de 10 milhões de anos ou mais. Mas a descoberta de dezenas de "Júpiteres quentes" levou a novos modelos teóricos que descrevem como esses planetas podem se formar.

Johns-Krull disse que a idade de CI Tau b o tornava o candidato perfeito para observação com o espectrógrafo infravermelho de grade de imersão (IGRINS), Uma única, instrumento de alta resolução que foi usado durante as observações de CI Tau b do telescópio Harlan J. Smith de 2,7 metros do McDonald Observatory e do telescópio Discovery Channel de 4,3 metros do Lowell Observatory.

Como cada elemento atômico e molécula em uma estrela emite luz de um conjunto único de comprimentos de onda, astrônomos podem procurar assinaturas específicas, ou linhas espectrais, para ver se um elemento está presente em uma estrela ou planetas distantes. As linhas espectrais também podem revelar a temperatura e a densidade de uma estrela e a velocidade com que ela se move.

Prato disse que a equipe de pesquisa usou as linhas espectrais do monóxido de carbono para distinguir a luz emitida pelo planeta da luz emitida pela estrela próxima.

"Muitas das linhas espectrais que estão no planeta também estão na estrela, "Prato disse." Se o planeta e a estrela estivessem estacionários, suas linhas espectrais se misturariam, e não seríamos capazes de dizer o que era da estrela e o que era do planeta. Mas porque o planeta orbita rapidamente a estrela, suas linhas mudam dramaticamente para frente e para trás. Podemos subtrair as linhas da estrela e ver apenas as linhas do planeta. E a partir desses, podemos determinar o quão brilhante é o planeta, em relação à estrela, que nos diz algo sobre como ele se formou. "

Isso porque o brilho de uma estrela ou planeta depende de seu tamanho e temperatura.

"Evidências observacionais diretas da massa e do brilho de CI Tau b são particularmente úteis porque também sabemos que orbita uma estrela muito jovem, "disse a estudante de Ph.D. da Rice Laura Flagg, o principal autor do próximo estudo. "A maioria dos Júpiteres quentes que encontramos são estrelas orbitando de meia-idade. A idade de CI Tau é uma restrição rígida para colocar os modelos em teste:eles podem produzir um planeta tão brilhante e tão massivo em tão pouco tempo?"

A análise de Flagg de linhas espectrais de monóxido de carbono mostrou que CI Tau b tem uma massa de 11,6 Júpiteres e é cerca de 134 vezes mais tênue do que sua estrela-mãe. Prato disse que isso fornece fortes evidências de que se formou por meio de um "início a quente, "um modelo teórico que descreve como as instabilidades gravitacionais podem formar planetas gigantes mais rapidamente do que os modelos tradicionais.

Prato disse que o novo estudo fornece um critério empírico único para medir teorias concorrentes.

"Com cerca de 2 milhões de anos, CI Tau b é de longe o Júpiter quente mais jovem detectado diretamente, ", disse ela." Agora temos uma massa e brilho para ele - a única massa e brilho medidos diretamente para um jovem Júpiter quente - e isso fornece testes muito fortes para modelos de formação de planetas. "

IGRINS, que foi elaborado pelo co-autor do estudo Daniel Jaffe, da Universidade do Texas em Austin, usa uma rede de difração baseada em silício para melhorar a resolução e o número de bandas espectrais no infravermelho próximo que podem ser observadas de objetos distantes como CI Tau b e sua estrela-mãe. O IGRINS foi transferido de McDonald para Lowell no meio do estudo.

Outros co-autores incluem Larissa Nofi e Joe Llama do Observatório Lowell, e Kendall Sullivan e Gregory Mace, da UT Austin e do Observatório McDonald.