Los astrónomos buscan nuevos planetas

October 20, 2017

La representación de este artista muestra un gran exoplaneta que hace que pequeños cuerpos colisionen en un disco de polvo. (Imagen: NASA / JPL-Caltech)

No hay ningún mapa que muestre todos los miles de millones de exoplanetas que se esconden en nuestra galaxia, son tan distantes y débiles en comparación con sus estrellas, es difícil encontrarlos. Ahora, los astrónomos que buscan nuevos mundos han establecido un posible poste indicador para los exoplanetas gigantes.

Un nuevo estudio encuentra que los exoplanetas gigantes que orbitan lejos de sus estrellas tienen más probabilidades de encontrarse alrededor de estrellas jóvenes que tienen un disco de polvo y escombros que aquellos sin discos. El estudio, publicado en The Astronomical Journal, se centró en los planetas más de cinco veces la masa de Júpiter. Este estudio es el más grande hasta la fecha de estrellas con discos de escombros polvorientos, y ha encontrado la mejor evidencia de que los planetas gigantes son responsables de mantener ese material bajo control.

“Nuestra investigación es importante para la planificación futura de las misiones que observarán las estrellas”, dijo Tiffany Meshkat, autora principal y científica asistente de investigación de IPAC / Caltech en Pasadena, California. Meshkat trabajó en este estudio como investigador postdoctoral en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena. “Muchos planetas que se han encontrado a través de imágenes directas han estado en sistemas que tenían discos de escombros, y ahora sabemos que el polvo podría ser indicadores de mundos no descubiertos”.

Los astrónomos encontraron que la probabilidad de encontrar planetas gigantes de período largo es nueve veces mayor para las estrellas con discos de escombros que las estrellas sin discos. La estudiante graduada de Caltech Marta Bryan realizó el análisis estadístico que determinó este resultado.

Los investigadores combinaron datos de 130 sistemas de una sola estrella con discos de escombros detectados por el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA, y los compararon con 277 estrellas que no parecen alojar discos. Los dos grupos de estrellas tenían entre unos pocos millones y mil millones de años. De las 130 estrellas, 100 fueron escaneadas previamente para exoplanetas. Como parte de este estudio, los investigadores siguieron los otros 30 utilizando el Observatorio W. M. Keck en Hawai y el Telescopio Muy Grande del Observatorio Europeo del Sur en Chile. No detectaron nuevos planetas en esos 30 sistemas, pero los datos adicionales ayudaron a caracterizar la abundancia de planetas en sistemas con discos.

La investigación no resuelve directamente por qué los exoplanetas gigantes causarían la formación de discos de escombros. Los autores del estudio sugieren que la gravedad masiva de los planetas gigantes hace que los pequeños cuerpos llamados planetesimales colisionen violentamente, en lugar de formar planetas apropiados, y permanecen en órbita como parte de un disco.

“Es posible que no encontremos pequeños planetas en estos sistemas porque, desde el principio, estos cuerpos masivos destruyeron los bloques de construcción de los planetas rocosos, haciéndolos chocar entre sí a altas velocidades en lugar de combinarlos suavemente”, dijo el coautor Dimitri Mawet , un profesor asociado de astronomía de Caltech y un científico de investigación senior de JPL.

Por otro lado, los exoplanetas gigantes son más fáciles de detectar que los planetas rocosos, y es posible que haya algunos en estos sistemas que aún no se han encontrado.

Nuestro propio sistema solar es el hogar de los gigantes gaseosos responsables de fabricar “cinturones de escombros”, el cinturón de asteroides entre Marte y Júpiter, formado por Júpiter y el cinturón de Kuiper, formado por Neptuno. Muchos de los sistemas que Meshkat y Mawet estudiaron también tienen dos cinturones, pero también son mucho más jóvenes que nosotros, hasta 1.000 millones de años, en comparación con la edad actual de nuestro sistema de 4.500 millones de años. Los jóvenes de estos sistemas explican en parte por qué contienen mucho más polvo, como resultado de las colisiones de cuerpos pequeños, que el nuestro.

Un sistema analizado en el estudio es Beta Pictoris, que se ha obtenido directamente de telescopios terrestres. Este sistema tiene un disco de desechos, cometas y un exoplaneta confirmado. De hecho, los científicos predijeron la existencia de este planeta mucho antes de que se confirmara, en función de la presencia y la estructura del prominente disco.

En un escenario diferente, la presencia de dos cinturones de polvo en un único disco de desechos sugiere que probablemente haya más planetas en el sistema cuya gravedad mantiene estos cinturones, como es el caso del sistema HR8799 de cuatro planetas gigantes. Las fuerzas gravitatorias de los planetas gigantes empujan a los cometas hacia adentro hacia la estrella, lo que podría imitar el período de la historia de nuestro sistema solar hace 4 mil millones de años conocido como el bombardeo pesado tardío. Los científicos piensan que durante ese período, la migración de Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno desvió el polvo y los cuerpos pequeños hacia los cinturones de Kuiper y asteroides que vemos hoy. Cuando el Sol era joven, habría mucho más polvo en nuestro sistema solar también.

“Al mostrar a los astrónomos que misiones futuras como el Telescopio Espacial James Webb de la NASA tienen su mejor oportunidad de encontrar exoplanetas gigantes, esta investigación allana el camino a futuros descubrimientos”, dijo Karl Stapelfeldt, del JPL, científico jefe de la Oficina del Programa de Exploración de Exoplanet de la NASA. -autor.

Para obtener más información sobre los exoplanetas, visite: https://exoplanets.nasa.gov

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