Cómo nos cuentan los 'ploonets' sobre la formación de planetas

agosto 5, 2019

Paul M. Sutter es astrofísico en La universidad de estado de Ohio, gran cantidad de Pregúntale a un astronauta y Radio espacialy autor de "Tu lugar en el universo."Sutter contribuyó con este artículo a Las voces expertas de Space.com: Op-Ed & Insights.

Uno de los descubrimientos más sorprendentes en las últimas dos décadas es la existencia de los llamados "Júpiter caliente, "que son exoplanetas gigantes que orbitan demasiado cerca para consolar a sus estrellas madre. En resumen, no deberían existir. Los planetas gigantes gaseosos necesitan mucho gas para convertirse en gigantes (de ahí el nombre), pero no hay un gran cantidad de gas cerca de las estrellas. Por lo tanto, deben haberse formado más lejos y migrar como una polilla gaseosa a una llama. En el proceso, las lunas heladas pueden haberse desprendido y haber comenzado a desintegrarse en el incendio, lo que lleva a algo que no es del todo luna y no todo un planeta – un "ploonet"La detección de estas criaturas híbridas puede decirnos qué tan calientes llegaron a ser tan calientes Júpiter.

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La fabricación de un gigante.

Podríamos sentir la tentación de pensar que la mayoría de los sistemas solares en la galaxia se parecen mucho a los nuestros: una pequeña colección de mundos rocosos que orbitan cerca de una estrella, con gigantes gaseosos y helados, rodeados por restos de lunas grandes y pequeñas. , dominando las órbitas exteriores.

Chico, eso está mal.

Los astrónomos tuvieron una desagradable sorpresa una vez que comenzaron a detectar planetas fuera del sistema solar. Los primeros métodos dependían de detectar el "bamboleo" de la estrella madre cuando uno de sus hijos tiraba gravitacionalmente de un lado a otro en el curso de su órbita habitual. Las oscilaciones más grandes vendrán de planetas más grandes que orbitan a distancias más pequeñas.

Y adivina qué: eso es exactamente lo que encontramos.

Grandes planetas: en algunos casos, incluso más grandes que nuestro propio campeón de peso pesado reinante, Júpiter – orbitando en órbitas francamente ridículamente cercanas. Estoy hablando más cerca que la órbita de Mercurio.

En las décadas transcurridas desde esos primeros descubrimientos sorprendentes, hemos llegado a saber que estos llamados Júpiter calientes son realmente bastante comunes. Sin embargo, la naturaleza increíble es capaz de modelar estos sistemas, es capaz de hacerlo de manera bastante eficiente.

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Ahí y no de vuelta otra vez

Por supuesto, no estamos exactamente seguros de qué tan calientes se calientan los Júpiter. El principal problema es que las estrellas son objetos cálidos que emiten mucha radiación. En un sistema planetario joven, una estrella infantil está rodeada por una nube de gas y polvo que eventualmente se unirá en planetas.

Cerca de la estrella, los pulsos y los estallidos eliminan los elementos más ligeros y persistentes como el hidrógeno y el helio, y el calor convierte el hielo congelado en agua más flexible. Por lo tanto, los mundos internos están dominados por moléculas más pesadas y generalmente adquieren una dosis saludable de líquido.

En los tramos exteriores más fríos, la tierra y las rocas se unen con hielo, formando cuerpos mucho más masivos que los que se pueden encontrar en el interior. Con esa masa mejorada, el planeta recién formado realmente se puede acumular sorbiendo la mayor cantidad de gas que pueda obtener sus manos gravitacionales codiciosas, acumulando tamaños realmente impresionantes.

Por lo general, hay un poco de confusión y reorganización a medida que un sistema planetario comienza a clasificarse, con planetas moviéndose hacia adentro o hacia afuera, chocando juntos, o incluso obteniendo una desafortunada expulsión del sistema por completo. A través de un mecanismo que no entendemos completamente, posiblemente involucrando una danza compleja entre un planeta recién formado y su gas circundante que fluye hacia él para continuar su alimentación, a veces los planetas gigantes se desplazan hacia la estrella, desplazando a cualquier otra persona.

Entonces, un mecanismo misterioso atrae a los grandes planetas (a veces), pero otro proceso misterioso tiene que hacer que el planeta detenga su migración hacia adentro; de lo contrario, simplemente iría hasta el final y se estrellaría contra la estrella misma. Pero una vez en su lugar, el planeta puede durar al menos unos pocos millones de años. Con el calor intenso, la atmósfera gaseosa caliente de Júpiter se evapora lentamente, pero con tanta masa bruta el planeta puede resistir el asalto durante algún tiempo.

Lunas rebeldes

Pero los planetas gigantes no vienen solos. Tienen muchos amigos pequeños, sus lunas, que suelen ser decenas. Si bien la mayoría son pequeños y apenas califican como algo significativo, algunos pueden ser bastante grandes, tan grandes como la propia luna de la Tierra, envueltos en capas de hielo de agua dura como una roca.

A pesar de décadas de búsqueda, los astrónomos aún no han confirmado la existencia de ningún exomoons – lunas orbitando un planeta fuera del sistema solar. Si algún Júpiter caliente tiene luna, no la hemos visto.

¿Perdieron todas sus lunas en los procesos caóticos que condujeron a su viaje interior? ¿Las lunas se separaron y cayeron en la estrella? ¿Fueron expulsados ​​del sistema por completo?

La respuesta probable es "sí, generalmente", pero recientemente un equipo de los astrónomos detallaron un escenario donde las lunas no solo sobreviven a la migración a las regiones calientes del interior del sistema solar, sino que logran separarse de las garras gravitacionales de sus planetas padres y orbitan la estrella por sí mismas.

El equipo llamó a estos objetos "ploonets", porque ¿por qué no?

Estos ploonets, si sobreviven a las tribulaciones de sus plantas madre gigantes en la transformación de Júpiter regulares a Júpiter calientes, se verían igualmente afectados por la incómoda proximidad a la estrella. Todas esas capas de hielos duros como rocas se vuelven mucho menos duras a esas temperaturas extremas, y comienzan a evaporarse en una espesa neblina que rodea el ploonet.

Esto tiene consecuencias observacionales intrigantes, ya que el espectro de la luz de las estrellas que pasa a través de la bruma mostraría una firma inconfundible. Un posible planeta pequeño cercano puede no ser un planeta en absoluto, sino los restos de una luna helada. Si se descubriera tal ploonet, nos diría que este escenario no solo es posible, sino viable, dando a los astrónomos una pista vital en la formación de Júpiter calientes y sistemas solares en general.

Lee mas: "Ploonets: formación, evolución y detectabilidad de exomoons separados por mareas".

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