Planetas recién descubiertos al borde de la destrucción

 

De los miles de planetas extrasolares encontrados hasta ahora, estos tres planetas gigantes gaseosos detectados por primera vez por la misión TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) de la NASA, tienen algunas de las órbitas de período más corto alrededor de estrellas subgigantes o gigantes. Uno de los planetas, TOI-2337b, será consumido por su estrella anfitriona en menos de 1 millón de años, antes que cualquier otro planeta conocido actualmente.

“Estos descubrimientos son cruciales para comprender una nueva frontera en los estudios de exoplanetas: cómo evolucionan los sistemas planetarios con el tiempo”, explicó el autor principal Samuel Grunblatt, becario postdoctoral en el Museo Americano de Historia Natural y el Instituto Flatiron en la ciudad de Nueva York. Grunblatt, quien obtuvo su doctorado en el Instituto de Astronomía de la Universidad de Hawái (UH IfA), agregó que “estas observaciones ofrecen nuevas ventanas a los planetas que se acercan al final de sus vidas, antes de que sus estrellas anfitrionas se los traguen”.

Grunblatt anunció el descubrimiento y la confirmación de estos planetas, TOI-2337b, TOI-4329b y TOI-2669b, en una conferencia de prensa de la  American Astronomical Society; el estudio ha sido aceptado para su publicación en Astronomical Journal y está disponible en formato de preimpresión en arXiv.org.

Los investigadores estiman que los planetas tienen masas entre 0,5 y 1,7 veces la masa de Júpiter, y tamaños que van desde un poco más pequeños hasta más de 1,6 veces el tamaño de Júpiter. También abarcan una amplia gama de densidades, desde similares a la espuma de poliestireno, hasta tres veces más densas que el agua, lo que implica una amplia variedad de orígenes.

Se cree que estos tres planetas son solo la punta del iceberg. “Esperamos encontrar decenas a cientos de estos sistemas de planetas en tránsito evolucionados con TESS, proporcionando nuevos detalles sobre cómo los planetas interactúan entre sí, se hinchan y migran alrededor de las estrellas, incluidas aquellas como nuestro Sol”, dijo Nick Saunders, estudiante graduado en UH IfA y coautor del estudio.

Los planetas se encontraron por primera vez en los datos de imágenes de fotograma completo de la misión TESS de la NASA, tomadas en 2018 y 2019. Grunblatt y sus colaboradores identificaron los planetas candidatos en los datos de TESS y luego utilizaron el espectrómetro Echelle de alta resolución (HIRES) del Observatorio WM Keck en Maunakea, Hawái para confirmar la existencia de los tres planetas.

“Las observaciones de Keck de estos sistemas planetarios son fundamentales para comprender sus orígenes, ayudando a revelar el destino de los sistemas solares como el nuestro”, dijo el astrónomo de UH IfA Daniel Huber, coautor del estudio.

Los modelos actuales de dinámica planetaria sugieren que los planetas deberían girar en espiral hacia sus estrellas anfitrionas a medida que las estrellas evolucionan con el tiempo, particularmente en el último 10 por ciento de la vida de la estrella. Este proceso también calienta los planetas, lo que podría causar que sus atmósferas se inflen. Sin embargo, esta evolución estelar también hará que las órbitas de los planetas alrededor de la estrella anfitriona se acerquen entre sí, aumentando la probabilidad de que algunos de ellos choquen, o incluso desestabilicen todo el sistema planetario.

La amplia variedad de densidades de planetas encontradas en el estudio, sugiere que estos sistemas planetarios se han formado a través de interacciones caóticas de planeta a planeta. Esto también podría haber resultado en tasas de calentamiento y escalas de tiempo impredecibles para estos planetas, dándoles el amplio rango de densidades que observamos hoy.

Las futuras observaciones de uno de estos sistemas, TOI-4329, con el telescopio espacial James Webb recientemente lanzado, podrán revelar evidencia de agua o dióxido de carbono en la atmósfera del planeta. Si se ven estas moléculas, los datos proporcionarían restricciones sobre dónde se formaron estos planetas y qué tipo de interacciones tuvieron que ocurrir para producir las órbitas planetarias que observamos hoy.

El monitoreo continuo de estos sistemas con el telescopio TESS de la NASA acotará la velocidad a la que estos planetas están girando en espiral hacia sus estrellas anfitrionas. Hasta el momento, no se ha observado ninguna señal clara de desintegración orbital en ninguno de los sistemas, pero una línea de base más larga de observaciones con TESS Extended Missions, proporcionará límites mucho más estrictos en el planeta en espiral de lo que es posible actualmente, revelando la estabilidad de los sistemas planetarios afectados por la evolución estelar.

El equipo espera que esta “arqueología planetaria” nos ayude a comprender el pasado, el presente y el futuro de los sistemas planetarios, acercándonos un paso más a la respuesta de la pregunta: “¿Estamos solos?”.

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