¡Sorpresa! Planeta gigante encontrado dando vueltas a una pequeña estrella enana roja

septiembre 26, 2019

Los astrónomos han descubierto un planeta gigante similar a Júpiter en un lugar inesperado, y está orbitando un pequeño y cercano estrella enana roja, encuentra un nuevo estudio.

El descubrimiento de un planeta tan grande alrededor de una estrella tan pequeña puede obligar a los astrónomos a repensar como se forman los planetas, dijeron los investigadores.

Las enanas rojas son el tipo de estrella más común en el universo, y representan más del 70% de las estrellas en el cosmos. Estas estrellas son pequeñas y frías, típicamente alrededor de un quinto tan masivas como el sol y hasta 50 veces más tenues. Aún así, tan comunes como las enanas rojas, solo alrededor del 10% de los 4,000 exoplanetas descubiertos hasta la fecha orbitan estas estrellas.

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Ilustración artística del nuevo planeta gigante gaseoso GJ 3512b, que rodea una estrella enana roja.

(Crédito de la imagen: Guillem Anglada-Escude — IEEC / Science-wave, usando SpaceEngine.org (CC BY 4.0))

Utilizando los observatorios astronómicos de Calar Alto, Sierra Nevada y Montsec en España y el Observatorio Las Cumbres en California, los investigadores analizaron la cercana estrella enana roja GJ 3512, ubicada a unos 31 años luz de la Tierra. GJ 3512 es aproximadamente un octavo de la masa del sol, casi un séptimo del diámetro del sol y menos de una centésima tan brillante como el sol.

Inesperadamente, alrededor de esa enana roja, los científicos descubrieron un planeta gigante gaseoso, llamado GJ 3512b, cuya masa era casi la mitad que la de Júpiter. GJ 3512b orbita su estrella a una distancia de aproximadamente un tercio de una unidad astronómica (UA), la distancia promedio entre la Tierra y el sol (que es de aproximadamente 93 millones de millas, o 150 millones de kilómetros).

La ilustración de este artista pinta el planeta GJ 3512b como Júpiter como un mundo nublado y azul en órbita alrededor de una estrella enana roja a 31 años luz de la Tierra. El planeta, que es aproximadamente la mitad de la masa de Júpiter, y orbita su estrella desde una distancia de aproximadamente un tercio entre la Tierra y el sol.

(Crédito de la imagen: CARMENES / RenderArea / J. Bollaín / C. Gallego)

Este gigante gaseoso es un planeta mucho más grande que el trabajo previo sugerido que orbitaría una estrella tan pequeña. En comparación, mientras que el sol es aproximadamente 1.050 veces la masa de Júpiter, GJ 3512 es solo unas 250 veces la masa de GJ 3512b, dijo el autor principal del estudio, Juan Carlos Morales, astrofísico del Instituto de Ciencias del Espacio en Barcelona, ​​España.

"Las estadísticas de exoplanetas "Hasta ahora, parece que indica que las estrellas de baja masa suelen albergar planetas pequeños como la Tierra o las mini-Neptunas", dijo Morales a Space.com. "El modelo más aceptado de formación de planetas, el modelo de acumulación de núcleos, también apunta hacia esta dirección. Pero aquí, demostramos lo contrario, es decir, hemos encontrado un planeta gigante gaseoso que orbita una estrella de muy baja masa ".

Este gráfico compara el sistema estelar de enanas rojas de GJ 3512, hogar del planeta GJ 3512b similar a Júpiter, con el de nuestro propio sistema solar y otros sistemas planetarios de enanas rojas.

(Crédito de la imagen: Guillem Anglada-Escude-IEEC, SpaceEngine.org)

Los científicos también encontraron evidencia de otro mundo potencial alrededor de GJ 3512, un planeta de masa de Neptuno que estimaron que es más de un sexto de la masa de Júpiter. Sugirieron que este planeta orbita a una distancia superior a 1.2 UA, pero sigue siendo incierto si ese mundo realmente existe.

Además, los investigadores sugirieron que otro planeta masivo pudo haber orbitado una vez GJ 3512. La órbita alargada y ovalada de GJ 3512b alrededor de la enana roja sugiere que el gigante gaseoso una vez se metió en un tira y afloja gravitacional con otro mundo enorme que posteriormente se volvió colgado del sistema, agregando un planeta rebelde al espacio interestelar.

Hasta ahora, los astrónomos habían pensado que modelo de acreción central podría explicar la formación de Júpiter y Saturno, así como muchos otros gigantes gaseosos descubiertos alrededor de estrellas distantes. Este modelo supone que los planetas gigantes nacen en dos fases. Primero, los núcleos de roca y hielo se forman de 10 a 15 veces la masa de la Tierra dentro del disco protoplanetario de gas y polvo que rodea a las estrellas recién nacidas. Luego, después de alcanzar una masa crítica, estos núcleos acumulan rápidamente grandes cantidades de hidrógeno y helio.

Las estrellas de baja masa, como las enanas rojas, deberían tener discos protoplanetarios de baja masa proporcional, por lo que es probable que haya menos material en estos discos para formar gigantes gaseosos. Si es así, el modelo de acumulación de núcleo no puede explicar el tamaño gigante de GJ 3512b, dijeron Morales y sus colegas.

En cambio, los investigadores sugirieron que el llamado modelo de inestabilidad de disco de la formación de planetas puede ayudar a explicar GJ 3512b. Este modelo supone que un disco protoplanetario inestable puede fragmentarse en grupos de gas y polvo que luego pueden colapsar directamente bajo su propia gravedad para formar algunos, o quizás todos, gigantes gaseosos, evitando la necesidad de un núcleo sólido para actuar como una semilla.

"Por primera vez, hemos caracterizado con precisión un exoplaneta que no puede explicarse por el modelo de formación de acreción central", dijo Morales. "Este exoplaneta demuestra que el modelo de inestabilidad gravitacional puede desempeñar un papel en la formación de planetas gigantes".

Los investigadores continúan monitoreando este sistema para aprender más sobre su segundo mundo potencial y tal vez incluso más planetas, dijo Morales. Además, están examinando otras 300 enanas rojas para buscar más exoplanetas, agregó.

Los científicos detallaron sus hallazgos en línea hoy (26 de septiembre) en la revista Science.

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