Los Júpiter calientes mantienen jóvenes a sus estrellas: cielo y telescopio

Los gigantes gaseosos que chisporrotean dando vueltas cerca de sus estrellas anfitrionas, los llamados Júpiter calientes, mantienen a sus estrellas anfitrionas jóvenes y activas, sugiere un nuevo estudio.

La concepción de un artista de un Júpiter caliente que gira alrededor de una estrella activa.  NASA/CXC/M. Weiss
La concepción de un artista de un Júpiter caliente que gira alrededor de una estrella activa.
NASA/CXC/M. Weiss

Las jóvenes estrellas calientes son tremendamente activas. Emiten llamaradas gigantes y violentas (enormes erupciones de partículas cargadas desde sus superficies chisporroteantes) y son 1000 veces más luminosas en rayos X que las estrellas de mediana edad. Se cree que esta emisión brillante surge de intensos campos magnéticos impulsados ​​por su rápida rotación.

A medida que las estrellas envejecen, naturalmente se vuelven menos activas: su emisión de rayos X se debilita y su rotación se ralentiza. Pero los astrónomos han teorizado que un Júpiter caliente, un planeta gigante de gas sofocante que gira muy cerca de la superficie de la estrella anfitriona, podría ser capaz de mantener esta actividad.

¿Por qué un Júpiter caliente haría que su estrella anfitriona permaneciera activa? Si el planeta está orbitando más rápido que la estrella, transferirá el momento angular a la estrella. Esto inhibirá el giro hacia abajo de una estrella, lo que hará que continúe girando rápidamente y, por lo tanto, parezca joven incluso mientras envejece.

Ahora, los astrónomos Katja Poppenhaeger y Scott Wolk del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian han probado esta hipótesis, mostrando que los Júpiter calientes, de hecho, hacen que sus estrellas anfitrionas brillen con una juventud prolongada.

«La idea de que los planetas gigantes gaseosos particularmente cercanos pueden inhibir el normalmente inevitable giro hacia abajo de su estrella a medida que envejece se ha planteado especulativamente para sistemas individuales, pero esta es la primera prueba sistemática de una muestra controlada», dice el experto estelar Brendan. Miller (Universidad de Michigan).

La prueba tuvo que superar dos retos. En primer lugar, los métodos actuales de detección de exoplanetas favorecen a las estrellas que son naturalmente inactivas, lo que introduce un gran sesgo en la muestra. En segundo lugar, no hay manera de saber si una estrella aparece joven, o en realidad es joven.

Pero Poppenhaeger y Wolk eluden estos problemas al observar sistemas binarios en los que solo una estrella tiene un exoplaneta conocido. Se espera que ambas estrellas en un sistema binario tengan la misma edad. Entonces, si la estrella con el Júpiter caliente emite más rayos X que su gemelo, ya no hay duda de que su juventud añadida es provocada por la participación del planeta.

En general, los investigadores observaron las emisiones de rayos X de cinco sistemas binarios con Júpiter calientes en la mezcla. Rebuscaron en imágenes archivadas y tomaron nuevas observaciones usando Chandra y XMM-Newton.

En los emparejamientos con Júpiter calientes extremadamente cercanos, la estrella que alberga el planeta parecía mucho más brillante en rayos X y, por lo tanto, más joven que su gemela. En los emparejamientos con Júpiter calientes más distantes (o incluso menos masivos), la estrella que alberga el planeta parecía tener la misma edad que su gemela.

Poppenhaeger y Wolk calculan que la interacción de las mareas de un Júpiter caliente cercano es lo suficientemente fuerte como para inducir grandes mareas en la fotosfera de la estrella. En algunos casos estas protuberancias alcanzan los 300 km. Si la Luna levantara mareas tan altas en la Tierra, alcanzarían la altitud de los satélites de órbita baja.

«Personalmente, encuentro la cuestión de cómo un Júpiter caliente puede afectar a su estrella anfitriona igualmente interesante que la cuestión complementaria de cómo la estrella afecta a los planetas cercanos», dice Miller. (Echa un vistazo a esta historia sobre cómo las estrellas activas pueden brindar por sus Júpiter calientes).

Entonces, por otro lado, debido a que un planeta cercano pierde momento angular, cae lentamente en su estrella anfitriona. Si bien los detalles de este cálculo no están del todo resueltos para este conjunto en particular, puede llevar más tiempo que la vida de la estrella antes de que el planeta se desgarre.

Como referencia, parece que ocurre lo contrario con la Luna. “El mes lunar es más largo que el día terrestre, por lo que la órbita de la Luna ‘arrastra’ la Tierra”, dice Wolk. Cada año, la Luna se aleja 3,8 cm y los días de la Tierra se hacen un poco más largos. La evidencia geológica muestra que hace 385 millones de años, la Tierra giraba lo suficientemente rápido como para tener 20 días más en un año.

Otra implicación global es que debido a que usamos la emisión de rayos X para determinar la edad, nuestras estimaciones de edad para los anfitriones calientes de Júpiter son incorrectas, dice Wolk. «Estimamos que la estrella es más joven de lo que es por factores de varios».

Los astrónomos ahora tendrán que precisar mejor otras estimaciones más difíciles de las edades de estas estrellas.

Referencia:

K. Poppenhaeger y SJ Wolk, “Indicaciones de una influencia de los Júpiter Calientes en la rotación y actividad de sus estrellas anfitrionas” Letras de astronomía y astrofísica2014

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