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miércoles, febrero 8, 2023
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Migración tumultuosa al borde del cálido desierto de Neptuno

El camino para comprender todos los mecanismos involucrados en la formación del desierto caliente de Neptuno aún es largo

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Todo tipo de exoplanetas orbitan muy cerca de su estrella. Algunos se parecen a la Tierra, otros a Júpiter. Muy pocos, sin embargo, son similares a Neptuno. ¿Por qué esta anomalía en la distribución de los exoplanetas? Investigadores de la Universidad de Ginebra (UNIGE) y el Centro Nacional de Competencia en Investigación (NCCR) han observado una muestra de planetas ubicados al borde de este cálido desierto de Neptuno para comprender su creación.

Usando una técnica que combina los dos métodos principales de estudio de exoplanetas (velocidades radiales y tránsitos), pudieron establecer que una parte de estos exoplanetas ha migrado de manera turbulenta cerca de su estrella, lo que los empujó fuera del plano orbital en el que estaban. formado. Estos resultados se publican en la revista Astronomy & Astrophysics.

Distribución de exoplanetas cercanos en función de su radio y período orbital. Los contornos verdes y azules muestran los límites aproximados del desierto y la sabana de Neptuno. Los cuadrados blancos indican exoplanetas con ángulos de rotación de órbita medidos. Las estrellas azules resaltan los planetas de nuestra muestra, cuyas proyecciones en el plano del cielo se muestran para las arquitecturas orbitales que mejor se adaptan. Por defecto, mostramos la configuración donde el eje de giro estelar (que se muestra como una flecha negra que se extiende desde el polo norte) apunta hacia la Tierra, excepto HAT-P-11 y Kepler-63 para los cuales la degeneración en i* es quebrada y favorece la configuración donde se ve su polo sur. El ecuador estelar, trazado como una línea negra sólida, se muestra solo en los sistemas donde la inclinación estelar (y, por lo tanto, el ángulo de giro-órbita 3D) está restringida. El disco estelar está coloreado en función de su campo RV superficial. La normal al plano orbital planetario se muestra como una flecha verde que se extiende desde el centro de la estrella. La curva sólida verde representa la trayectoria orbital de mejor ajuste. Las líneas más delgadas que lo rodean muestran las órbitas obtenidas para la inclinación orbital, el semieje mayor y los valores del ángulo de la órbita de giro proyectados en el cielo extraídos aleatoriamente dentro de 1 σ de sus distribuciones de probabilidad. La estrella, el planeta (disco negro) y la órbita están a escala para un sistema dado. Crédito: Astronomía y Astrofísica (2023). DOI: 10.1051/0004-6361/202245004
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Desde el descubrimiento del primer exoplaneta en 1995, los investigadores han detectado más de 5000 planetas en nuestro vecindario galáctico, la mayoría de ellos orbitando muy cerca de su estrella. Si la diversidad de estos nuevos mundos va desde gigantes gaseosos del tamaño de Júpiter o Saturno hasta planetas más pequeños del tamaño de Mercurio, pasando por planetas rocosos más grandes que la Tierra, parece que faltan planetas gaseosos del tamaño de Neptuno. Los astrónomos llaman a esta «caja» vacía en la distribución de planetas cercanos el desierto caliente de Neptuno.

«La distribución de los planetas cerca de su estrella está determinada por una interacción compleja entre los procesos atmosféricos y dinámicos, es decir, los movimientos de los planetas a lo largo del tiempo», comenta Vincent Bourrier, profesor asistente en el Departamento de Astronomía de la Facultad de Ciencias de UNIGE. “Hoy tenemos varias hipótesis para explicar este desierto pero nada es seguro todavía y el misterio permanece”.

¿Perdieron estos planetas su atmósfera por completo, erosionada por la intensa radiación de su estrella? ¿Migraron desde su lugar de nacimiento a las partes exteriores del sistema por un mecanismo diferente al de otros tipos de planetas, lo que les impidió alcanzar las mismas órbitas cercanas?

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Migración interrumpida

En un trabajo reciente, un equipo de científicos de la UNIGE aporta algunas respuestas al observar la arquitectura orbital de los planetas ubicados al borde de este desierto. Al inspeccionar catorce planetas alrededor de esta área, que van desde pequeños planetas hasta gigantes gaseosos, los astrónomos se interesaron en la forma en que sus órbitas están orientadas con respecto al eje de rotación de su estrella. Esta información permite distinguir los procesos de migración suave (los planetas se mueven en el plano ecuatorial de su estrella donde se formaron) de los procesos de migración disruptiva (los planetas migran y son empujados fuera del plano donde se formaron) .

Los investigadores pudieron demostrar que la mayoría de los planetas de su muestra tienen una órbita desalineada con el ecuador estelar. «Descubrimos que las tres cuartas partes de estos planetas tienen una órbita polar (rotan sobre los polos de su estrella), que es una fracción mayor que la de los planetas más alejados del desierto. Esto refleja el papel de los procesos de migración disruptivos en la formación del desierto», dice Vincent Bourrier, primer autor.

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Dos métodos combinados

Para lograr estos resultados, los científicos utilizaron el método de velocidad radial y el método de tránsito, que se emplean para estudiar exoplanetas. “Analizar las velocidades radiales durante el tránsito de un planeta nos permite determinar si orbita alrededor del ecuador estelar, alrededor de los polos o si el sistema está en una configuración intermedia, porque diferentes arquitecturas producirán firmas diferentes”, explica Omar Attia, estudiante de doctorado en el Departamento de Astronomía de la Facultad de Ciencias de la UNIGE y segundo autor del estudio.

Estos dos métodos se combinaron con datos obtenidos con los espectrógrafos HARPS y HARPS-North, creados en UNIGE y ubicados en el telescopio de 3,6 m de ESO (Observatorio Europeo Austral) y TNG (Telescopio Nazionale Galileo).

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El camino para comprender todos los mecanismos involucrados en la formación del desierto caliente de Neptuno aún es largo. Será necesario, en particular, explorar con esta técnica los planetas más pequeños al borde del desierto, de difícil acceso incluso con instrumentos de última generación como el espectrógrafo ESPRESSO, construido por UNIGE e instalado en los mayores telescopios europeos. Habrá que esperar a la puesta en marcha del ELT, el supertelescopio de 39 metros de ESO, previsto para 2027.

Con información de Astronomy and Astrophysics

SourceSKYCR.ORG
Skycr_editor
Skycr_editorhttps://hdavila.com/
Homer Dávila. Máster en geología. Miembro de la International Meteor Organization. Astronomía, radioastronomía, cosmología y ciencia planetaria.
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