MASCARA-3b: Un Júpiter caliente orbitando una estrella brillante

• Título original: MASCARA-3b: A hot Jupiter transiting a bright F7 star in an aligned orbit
• Autores del artículo: M. Hjorth, S. Albrecht, G. J. J. Talens, F. Grundahl, A. B. Justesen, G.P.P.L. Otten, V. Antoci, P. Dorval, E. Foxell, M. Fredslund Andersen, F. Murgas, E. Palle, R. Stuik, I. A. G. Snellen, and V. Van Eylen
• Institución del primer autor: Stellar Astrophysics Centre, Department of Physics and Astronomy, Denmark
• Estado de la publicación: Publicado en A&A

Un Júpiter caliente es un planeta gigante compuesto por gas, y la única diferencia entre un Júpiter caliente y nuestro Júpiter es que el primero tiene una órbita muy próxima a su estrella anfitriona (aproximadamente 0.05 AU , unas 8 veces mas cerca que Mercurio del Sol), por esto el término “caliente”. Dada su proximidad con la estrella anfitriona el periodo de sus órbitas resulta de unos pocos días (P < 10 días).

Una de las maneras para detectar Júpiter calientes, es midiendo la variación del brillo de la estrella anfitriona cuando es eclipsada por el planeta gaseoso. Eso se logra tomando imágenes del cielo en dirección a la estrella de interés en diferentes épocas. Si el planeta pasa justo frente a la estrella entonces se detecta una disminución en su brillo. A esta variación de brillo con respecto del tiempo se le llama “tránsito”.

De hecho, más de 4000 planetas se han descubierto hasta ahora desde la primera detección hace 20 años. Esto es gracias a los estudios fotométricos realizados mediante el uso de telescopios terrestres y espaciales como lo son los de las misiones HAT, WASP, Kepler y K2. Aunque estos estudios están limitados a monitorear estrellas no muy brillantes, con la llegada de nuevos proyectos como el satélite TESS y estudios terrestres como MASCARA (Multi-site All-Sky CameRA, por sus siglas en inglés), se ha podido demostrar la existencia de estrellas muy brillantes alojando exoplanetas.

El caso de MASCARA-3b

En este artículo se reporta el descubrimiento y caracterización de MASCARA-3b, el cuarto exoplaneta encontrado a través de los datos de MASCARA (en este Astrobito se habla de MASCARA-2b). MASCARA-3b es un Júpiter caliente con un periodo de 5.7 días orbitando una estrella con un brillo en el óptico de 8.33 magnitudes.

De los datos de MASCARA que se muestran en la Figura 1, es posible ver de manera clara el tránsito del Júpiter caliente cada 5.7 días. Este objeto fue observado desde el 2015, obteniendo un total de 27477 puntos fotométricos calibrados.

Después de detectar exitosamente el transito de MASCARA-3b, el equipo hizo un seguimiento espectroscópico con el telescopio SONG, un telescopio de 1 metro de diámetro ubicado en el Observatorio del Teide, Tenerife, España. Ésto último con el fin de corroborar el periodo obtenido en el análisis fotométrico y también, con el fin de caracterizar la estrella anfitriona.

En la Figura 2 se muestra los resultados de la velocidad radial (en este Astrobite pueden encontrar información sobre el método de velocidad radial) que se obtuvieron del seguimiento espectroscópico realizado con SONG, compatibles con lo obtenido en el análisis fotométrico.

En este trabajo, el equipo ha encontrado que la estrella anfitriona es una estrella de tipo F7 con una temperatura efectiva de 6415 K. Estos parámetros se obtienen analizando el espectro de la estrella cuando no es eclipsada por el planeta, comparandolo con modelos teóricos espectrales de estrellas bien conocidas. Además, con la distancia obtenida por el satélite Gaia, fue posible determinar tanto la masa como el radio (parámetros estelares) de la estrella, siendo estos de 1.30 Msol (masas solares) y 1.52 Rsol, respectivamente.

El análisis fotométrico y el análisis espectroscópico, en conjunto con los parámetros estelares de la estrella, permitieron al equipo encontrar tanto la masa como el radio planetario, siendo éstos de 4.2 MJ (masas de Júpiter) y 1.36 RJ respectivamente. El Júpiter caliente está orbitando la estrella en una órbita casi esférica (excentricidad de 0.085) cada 5.5 días a una distancia de 0.067 AU, extrañamente alineado con la dirección de rotación de la estrella (encuentran una oblicuidad de 1.2 grados). Esta oblicuidad podría estar relacionada con una migración de disco de gas, esto es, que el momento angular del disco proto-planetario hizo que la órbita del planeta gigante se redujera en cientos de unidades astronómicas. Aunque el equipo también discute que, el hecho de que la órbita del planeta esté alineada con la rotación de la estrella, pudiera deberse a la fuerza de marea.

El estudio de este tipo de sistemas, donde un exoplaneta orbita una estrella brillante, es importante puesto que es fácil darles seguimiento, al contrario que con sistemas poco brillantes. Esto permite caracterizar detalladamente la atmósfera y la arquitectura de la orbita del sistema.