Hoy, el número de exoplanetas confirmados es de 5197 en 3888 sistemas planetarios, con otros 8992 candidatos en espera de confirmación. La mayoría han sido planetas particularmente masivos, que van desde Júpiter y gigantes gaseosos del tamaño de Neptuno, que tienen radios de aproximadamente 2,5 veces el de la Tierra. Otra población estadísticamente significativa han sido los planetas rocosos que miden alrededor de 1,4 radios terrestres (también conocidos como “Super-Tierras”). Esto presenta un misterio para los astrónomos, especialmente en lo que respecta a los exoplanetas descubiertos por el venerable Telescopio Espacial Kepler.
De los más de 2.600 planetas descubiertos por Kepler, hay una rareza aparente de exoplanetas con un radio de aproximadamente 1,8 veces el de la Tierra, a los que se refieren como el “valle del radio”. Un segundo misterio, conocido como “guisantes en una vaina”, se refiere a los planetas vecinos de tamaño similar que se encuentran en cientos de sistemas planetarios con órbitas armoniosas. En un estudio dirigido por el proyecto Cycles of Life-Essential Volatile Elements in Rocky Planets (CLEVER) de la Universidad de Rice, un equipo internacional de astrofísicos proporciona un nuevo modelo que explica la interacción de las fuerzas que actúan en los planetas recién nacidos que podría explicar estos dos misterios.
La investigación fue dirigida por André Izidoro, becario postdoctoral de Welch en el proyecto CLEVER Planets de Rice, financiado por la NASA. A él se unieron los investigadores Rajdeep Dasgupta y Andrea Isella de CLEVER Planets, Hilke Schlichting de la Universidad de California, Los Ángeles (UCLA), y Christian Zimmermann y Bertram Bitsch del Instituto Max Planck de Astronomía (MPIA). Como describen en su trabajo de investigación, que apareció recientemente en Astrophysical Journal Letters, el equipo usó una supercomputadora para ejecutar un modelo de migración planetaria que simuló los primeros 50 millones de años del desarrollo del sistema planetario.
En su modelo, los discos protoplanetarios de gas y polvo también interactúan con los planetas migratorios, acercándolos a sus estrellas madre y encerrándolos en cadenas orbitales resonantes. En unos pocos millones de años, el disco protoplanetario desaparece, rompiendo las cadenas y provocando inestabilidades orbitales que provocan la colisión de dos o más planetas. Si bien los modelos de migración planetaria se han utilizado para estudiar sistemas planetarios que retuvieron resonancias orbitales, estos hallazgos representan una novedad para los astrónomos. Como dijo Izidoro en un comunicado de la Universidad Rice:
“Creo que somos los primeros en explicar el valle del radio utilizando un modelo de formación de planetas y evolución dinámica que da cuenta de forma coherente de las múltiples limitaciones de las observaciones. También podemos demostrar que un modelo de formación de planetas que incorpora impactos gigantes es consistente con la característica de exoplanetas de guisantes en una vaina”.
Este trabajo se basa en trabajos anteriores de Izidoro y el proyecto CLEVER Planets. El año pasado, utilizaron un modelo de migración para calcular la interrupción máxima del sistema de siete planetas de TRAPPIST -1. En un artículo que apareció el 21 de noviembre de 2021 en Nature Astronomy, utilizaron la simulación de N-cuerpos para mostrar cómo este sistema de “guisantes en una vaina” podría haber conservado su estructura orbital armoniosa a pesar de las colisiones causadas por la migración planetaria. Esto les permitió imponer restricciones en el límite superior de las colisiones y la masa de los objetos involucrados.
Sus resultados indican que las colisiones en el sistema TRAPPIST-1 fueron comparables al impacto que creó el sistema Tierra-Luna. Izidoro dijo:
“La migración de planetas jóvenes hacia sus estrellas anfitrionas genera superpoblación y, con frecuencia, provoca colisiones cataclísmicas que despojan a los planetas de sus atmósferas ricas en hidrógeno. Eso significa que los impactos gigantes, como el que formó nuestra luna, son probablemente un resultado genérico de la formación de planetas”.
Esta última investigación sugiere que los planetas vienen en dos variantes, que consisten en planetas secos y rocosos que son un 50% más grandes que la Tierra (súper-Tierras) y planetas que son ricos en hielo de agua alrededor de 2,5 veces el tamaño de la Tierra (mini-Neptunos). Además, sugieren que una fracción de planetas del doble del tamaño de la Tierra retendrá su atmósfera primordial rica en hidrógeno y será rica en agua. Según Izidoro, estos resultados son consistentes con nuevas observaciones que sugieren que las súper-Tierras y los mini-Neptunos no son exclusivamente planetas secos y rocosos.
Estos hallazgos presentan oportunidades para los investigadores de exoplanetas, que confiarán en el Telescopio Espacial James Webb para realizar observaciones detalladas de los sistemas de exoplanetas. Usando su conjunto avanzado de óptica, imágenes infrarrojas, coronógrafos y espectrómetros, Webb y otros telescopios de próxima generación caracterizarán las atmósferas y las superficies de los exoplanetas como nunca antes.
Con información de UniverseToday.com
