¿Los exoplanetas se transforman entre clases? – Cielo y Telescopio

Un nuevo análisis sugiere que las supertierras calientes podrían ser los restos esqueléticos de los Júpiter calientes despojados de sus atmósferas.

Representación de un artista de una etapa temprana en la destrucción de un Júpiter caliente por su estrella.  NASA/GSFC/Frank Reddy
Representación de un artista de una etapa temprana en la destrucción de un Júpiter caliente por su estrella.
NASA/GSFC/Frank Reddy

La mayoría de los planetas alienígenas son diferentes a cualquier planeta de nuestro sistema solar. Los Júpiter calientes, por ejemplo, son gigantes gaseosos que se asan a la parrilla y giran más cerca de sus estrellas de lo que Mercurio orbita alrededor del Sol. Los astrónomos sospechan que la interacción de las mareas estrella-planeta finalmente arrastrará a un Júpiter caliente hacia el interior hacia su perdición.

Más recientemente, los astrónomos han descubierto una segunda clase de planetas que abrazan estrellas en la gran cantidad de datos del telescopio espacial Kepler de la NASA. Estas llamadas supertierras calientes son planetas rocosos o helados que pueden tener hasta 10 veces la masa de la Tierra y también orbitan extremadamente cerca de sus estrellas anfitrionas.

Los astrónomos han especulado que las dos clases pueden estar relacionadas. Pero Francesca Valsecchi (Universidad de Northwestern) y sus colegas ahora dan un paso más, sugiriendo que estos extraños planetas son Júpiteres calientes despojados. En lugar de formarse como súper-Tierras, son los restos esqueléticos de gigantes gaseosos despojados de sus atmósferas.

La teoría subyacente es relativamente simple. A medida que el exoplaneta gira en espiral hacia su estrella anfitriona, el sistema finalmente alcanzará el punto donde se tocan los dos lóbulos de Roche.

«El límite de Roche o lóbulo de Roche es la región alrededor de un planeta o una estrella (o una luna o un trozo de masa de pan) donde domina la gravedad de ese objeto; es una ‘esfera de influencia’, por así decirlo», explica el coautor Jason Steffen (también en Northwestern Universidad).

Cuando una estrella esponjosa en un sistema binario desborda su lóbulo de Roche, puede verter material sobre su estrella compañera más pequeña y más densa. De manera similar, cuando un Júpiter caliente alcanza el punto donde se encuentran su lóbulo de Roche y el lóbulo de Roche de su estrella, la interacción abre un camino gravitacional a lo largo del cual la masa puede transferirse del exoplaneta a la estrella. Entonces, el Júpiter caliente inevitablemente comienza a despojarse de su envoltura gaseosa.

Valsecchi y sus colegas modelaron esta transformación para varios casos diferentes. Pero comenzaron temprano en la historia del planeta, colocando al Júpiter caliente no bajo el resplandor de su estrella brillante, sino en los confines fríos del sistema planetario donde los astrónomos creen que se forman los gigantes gaseosos por primera vez. Debido a la interacción de las mareas estrella-planeta, el planeta migra hacia el interior de la estrella. Pero una vez que el lóbulo de Roche del planeta llega al lóbulo de Roche de la estrella, sucede algo interesante. La órbita del planeta reacciona a la transferencia de masa moviéndose ligeramente hacia afuera.

Pero este ligero movimiento no impide que se desprenda por completo de su atmósfera. Una vez que el núcleo rocoso o helado queda expuesto, las fuerzas de las mareas toman el control nuevamente, lo que hace que la órbita se encoja una vez más y acerque al planeta lo suficiente como para que la estrella se lo trague, explica Valsecchi.

“En términos generales, la idea tiene sentido”, dice el experto David Trilling (Universidad del Norte de Arizona). «La única evidencia será indirecta, por lo que la pregunta es realmente si esta teoría explica la evidencia observacional mejor que todas las demás teorías de la competencia».

Trilling y sus colegas mencionaron esta idea brevemente por primera vez en un artículo publicado en 1998. Pero en ese momento, solo se habían detectado unos pocos Júpiter calientes y ninguna súper Tierra caliente. Ahora estamos en una posición mucho mejor para comprender cómo los planetas pueden hacer la transición entre clases.

El equipo de investigación comparó sus resultados con las observaciones y descubrió que la mayoría de las supertierras calientes conocidas tienen períodos orbitales y masas similares a los modelados.

Si los resultados se mantienen, los Júpiter calientes podrían ser unas tres veces más comunes de lo que los astrónomos han inferido directamente de las observaciones, porque la cantidad de supertierras individuales observadas es casi el doble de la cantidad de Júpiter calientes.

Referencia:

Francesca Valsecchi et al. “De los Júpiter calientes a las Súper-Tierras a través del desbordamiento del lóbulo de Roche” Cartas de revistas astrofísicasAceptado


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