Astrónomos detectan un exoplaneta al ver sus cinturones troyanos


Aunque hemos encontrado miles de exoplanetas en los últimos años, en realidad solo tenemos tres métodos para encontrarlos. El primero es observar una estrella que se oscurece ligeramente cuando un planeta pasa frente a ella (método de tránsito). El segundo es medir el bamboleo de una estrella cuando un planeta en órbita le da un tirón gravitacional (método Doppler). El tercero es observar el exoplaneta directamente. Ahora, un nuevo estudio en Astrophysical Journal Letters tiene un cuarto método.

La órbita de Júpiter y sus troyanos. Crédito: Instituto Astronómico de CAS/Petr Scheirich

Cada uno de los métodos que utilizamos actualmente tiene sus inconvenientes. El método de tránsito solo funciona cuando la órbita de un exoplaneta está alineada con nuestra vista de la estrella, el método Doppler tiende a favorecer a los planetas más grandes que orbitan cerca de una estrella pequeña, y la observación directa es mejor para los planetas grandes que orbitan lejos de su estrella. Pero todos estos métodos solo funcionan para planetas que orbitan estrellas de mediana edad. Esas son estrellas que hace tiempo que limpiaron el polvo y los escombros a su alrededor. Entonces, si bien hemos aprendido mucho sobre los tipos de sistemas planetarios que existen, hemos aprendido menos sobre cómo se forman los sistemas estelares jóvenes.

Gracias a observatorios de radio como ALMA, hemos obtenido una buena vista de los primeros discos de escombros alrededor de estrellas muy jóvenes. Estos discos emiten un débil resplandor de radio que ALMA es particularmente efectivo para detectar. Una de las cosas que hemos notado en muchos de estos discos es que tienen huecos o bandas dentro de ellos. Creemos que son causados por planetas jóvenes que han despejado un camino en el disco de escombros a medida que crecen y evolucionan. El problema es que no podemos estar seguros de que eso es lo que está sucediendo. Hay otras explicaciones posibles, como turbulencias o resonancias gravitatorias dentro del disco que provocan la formación de espacios. El problema es que, si bien podemos estudiar la estructura de los espacios, los telescopios como ALMA no pueden resolver un planeta real que orbita dentro de un espacio. Incluso un planeta tan grande como Júpiter es demasiado pequeño para detectarlo directamente.

Imagen del disco formador de planetas HL Tau tomada con el Atacama Large Millimeter Array. Las condiciones dentro del disco contribuyen a la eventual habitabilidad de un planeta. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

Así que este nuevo estudio tomó un enfoque diferente. En lugar de tratar de detectar directamente un exoplaneta en el disco, ¿por qué no buscar señales dentro del disco de escombros de que el planeta está allí? Y han encontrado un patrón que funciona. Incluso podría llamarlo su caballo de Troya.

Disco de escombros alrededor de la estrella LkCa 15. Crédito: Adam Kraus y Michael Ireland

Júpiter es, con diferencia, el planeta más masivo de nuestro sistema solar y, con el tiempo, ha influido en las órbitas de cuerpos más pequeños, como los asteroides. Una de las influencias claras está en el cinturón de asteroides, donde ha inducido huecos resonantes conocidos como huecos de Kirkwood. El otro está en la colección de asteroides que ha reunido en su órbita, conocidos como los troyanos.

Los asteroides troyanos son pequeños cuerpos que han quedado atrapados en los puntos de Lagrange de Júpiter. Estas son regiones en la órbita de Júpiter unos sesenta grados por delante y por detrás del propio Júpiter. A través de la danza gravitacional de Júpiter y el Sol, los puntos de Lagrange son pozos gravitatorios bastante profundos, por lo que todo lo que se encuentra allí tiende a permanecer allí. Entonces, cuando Júpiter desfila alrededor del Sol, tiene un grupo de troyanos marchando delante y detrás de él.

Vista artística de un planeta y un disco protoplanetario alrededor de una estrella joven. Crédito: M.Weiss/Centro de Astrofísica | Harvard y Smithsonian

En este nuevo estudio, el equipo se centró en una estrella joven conocida como LkCA 15 y buscó dinámicas gravitatorias similares. Al analizar imágenes de alta resolución de la estrella y su disco de escombros, encontraron dos cúmulos de polvo muy débiles. Los grupos estaban en la misma órbita dentro del disco de escombros y estaban separados por un ángulo de 120 grados. En otras palabras, los cúmulos tienen todos los signos de estar dentro de los puntos de Lagrange de un planeta joven. Según los datos, el equipo estima que el planeta tiene aproximadamente el tamaño de Neptuno o Saturno. Dado que es probable que el planeta tenga solo un par de millones de años, parece haberse formado bastante rápido.

Todo esto pinta una imagen interesante de la evolución planetaria. Los grandes planetas parecen formarse temprano dentro de un sistema estelar, y casi de inmediato comienzan a influir en su danza gravitacional. La siguiente pregunta es si los astrónomos pueden encontrar planetas similares en otros sistemas estelares jóvenes usando el mismo método.

Con información de UniverseToday.com

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