Este exoplaneta desafía nuestro entendimiento de la formación planetaria

Astronomía

Uno de los exoplanetas más esponjosos que hemos encontrado en la Vía Láctea desafía nuestra comprensión de cómo se forman los planetas gigantes. Se llama WASP-107b, orbitando una estrella enana naranja a 211 años luz de distancia, y ya era conocido como uno de los exoplanetas de menor densidad cuando se anunció su descubrimiento en 2017. Un nuevo análisis muestra que el planeta hinchado es incluso más hinchado de lo que pensaban los astrónomos.

Eso significa que su núcleo es mucho menos masivo de lo calculado inicialmente, un hallazgo que podría tener grandes implicaciones para la investigación de exoplanetas en general.

“Este trabajo aborda los fundamentos mismos de cómo los planetas gigantes pueden formarse y crecer”, dijo el astrofísico Björn Benneke de la Universidad de Montreal en Canadá.

“Proporciona una prueba concreta de que se puede desencadenar una acumulación masiva de una envoltura de gas para núcleos que son mucho menos masivos de lo que se pensaba”.

Los planetas superhumeantes, como se conoce a los planetas de baja densidad, son bastante raros y extraños. Son del tamaño de gigantes gaseosos, pero su densidad es mucho, mucho menor. WASP-107b está espectacularmente hinchado. El exoplaneta es un poco más pequeño que Júpiter, pero su masa está por debajo del 10% de la de Júpiter, lo que resulta en una densidad de solo 0,13 gramos por centímetro cúbico.

El exoplaneta también está peligrosamente cerca de su estrella anfitriona. Tiene un período orbital de solo 5,7 días, tan cerca que su temperatura es de 462ºC, y su atmósfera se está evaporando rápidamente.

La nueva investigación, dirigida por la física Caroline Piaulet de la Universidad de Montreal, primero refinó la masa de WASP-107b utilizando cuatro años de observaciones tomadas por el Observatorio Keck para medir cuánto se movió la estrella en respuesta al tirón gravitacional del exoplaneta en órbita.

Luego, utilizando este nuevo cálculo, el equipo realizó un análisis detallado de la estructura de WASP-107b. Para su gran sorpresa, descubrieron que el núcleo sólido del exoplaneta no podía tener más de 4,6 veces la masa de la Tierra. Esto significaría que más del 85% de la masa del exoplaneta está en su atmósfera hinchada.

Eso no es tan extraño, por sí solo; Se cree que el núcleo de Júpiter es alrededor del 5 al 15% de la masa planetaria. Pero Júpiter es más masivo en general, lo que significa que su núcleo también es más masivo. Júpiter también está mucho más lejos de su estrella. Esto genera muchas preguntas. “¿Cómo pudo formarse un planeta de tan baja densidad? ¿Y cómo evitó que se escape su enorme capa de gas, especialmente dada la proximidad del planeta a su estrella?” dijo Piaulet. “Esto nos motivó a hacer un análisis profundo para determinar su historial de formación”.

Hasta ahora, nuestra comprensión de la formación de gigantes gaseosos se ha basado principalmente en los que podemos estudiar con mayor facilidad: Saturno y Júpiter.

Ambos tienen núcleos gruesos que registran más de 10 veces la masa de la Tierra, por lo que los astrónomos pensaron que un núcleo tan masivo era un requisito previo para la formación de gigantes gaseosos. Proporcionaría la masa necesaria para desencadenar una acreción descontrolada y acumular rápidamente tanto gas y polvo como sea posible, antes de que ya no haya suficiente en el disco protoplanetario de material que orbita una estrella recién nacida.

Pero hay pistas en el sistema WASP-107 que apuntan a una posible ruta de formación para WASP-107b. Su masa de núcleo baja podría ser uno. Está el hecho de que el exoplaneta se está evaporando, lo que sugiere que sería mucho más difícil que se formara en su actual órbita cercana.

Y hay otro descubrimiento que hizo el equipo. En sus largas observaciones de la estrella, encontraron evidencia de un segundo exoplaneta, WASP-107c, mucho más lejos, en una órbita de 1.088 días. Esa órbita también es extremadamente excéntrica u ovalada, lo que sugiere una interacción gravitacional con otro cuerpo, tal vez un bebé WASP-107b.

“Para WASP-107b, el escenario más plausible es que el planeta se formó lejos de la estrella, donde el gas en el disco es lo suficientemente frío como para que la acumulación de gas pueda ocurrir muy rápidamente”, dijo la astrónoma Eve Lee de la Universidad McGill en Canadá. “Más tarde, el planeta pudo migrar a su posición actual, ya sea mediante interacciones con el disco o con otros planetas del sistema”.

El equipo cree que WASP-107b es posiblemente uno de los mejores ejemplos de un exoplaneta que estuvo extremadamente cerca de la acreción descontrolada antes de que se interrumpiera el proceso, posiblemente por interacciones con WASP-107c, que lo arrojó hacia adentro, hacia la estrella. Esto podría convertirlo en un exoplaneta excelente para estudiar qué tan grande debe ser un núcleo para desencadenar la formación de gigantes gaseosos. El equipo planea volver a visitar WASP-107b con instrumentos más sensibles para ayudar a desentrañar este misterio.

“Los exoplanetas como WASP-107b que no tienen análogos en nuestro Sistema Solar nos permiten comprender mejor los mecanismos de formación de planetas en general y la variedad resultante de exoplanetas”, dijo Piaulet. “Nos motiva a estudiarlos con gran detalle”.

Fuente: Science Alert.

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