Encontró un planeta único «algodón de azúcar»



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Hay una categoría rara de planetas, llamados «superpuff» o «algodón de azúcar», que intrigan a los astrónomos: son mundos gigantes, pero muy delgados, con núcleos sólidos más pequeños que los de Júpiter y Saturno, cubiertos por una enorme envoltura de gas que les da una dimensión increíble. Este es el caso del exoplaneta gigante WASP-107b, descubierto en 2017. Sin embargo, WASP-107b tiene una peculiaridad que lo hace único dentro de su ya extraña tipología: su masa es mucho menor de lo que se creía necesario para crear la inmensa capa de gas que lo rodea.

Este intrigante descubrimiento realizado por el estudiante Caroline Piaulet deEl Instituto de Investigación de Exoplanetas (iREx) de la Universidad de Montreal (UdeM), Canadá, sugiere que los planetas gigantes gaseosos se forman mucho más fácilmente de lo que se pensaba anteriormente, como se indica en el estudio recientemente publicado. en » Revista astronómica»Junto a colegas de Estados Unidos, Alemania y Japón.

«Este trabajo tiene grandes implicaciones», dice. Björn benneke, profesor de astrofísica en la UdeM y líder del equipo de investigadores que también logró por primera vez en 2019 detectar agua en un exoplaneta ubicado en la zona habitable de su estrella. «Este trabajo aborda los fundamentos mismos de cómo los planetas gigantes pueden formarse y crecer y proporciona evidencia sólida de que una gran acumulación de una envoltura de gas puede activarse para núcleos que son mucho menos masivos de lo que se pensaba».

Tan grande como Júpiter pero 10 veces más ligero

WASP-107b se detectó por primera vez en 2017 alrededor de WASP-107, una estrella de aprox. 212 años luz de la Tierra, en la constelación de Virgo. El planeta está muy cerca de su estrella, más de 16 veces más cerca que la Tierra del sol. Tan grande como Júpiter pero 10 veces más ligero, WASP-107b es uno de los exoplanetas menos densos conocidos.

Piaulet y su equipo utilizaron por primera vez las observaciones de WASP-107b del Observatorio Keck en Hawai para evaluar su masa con mayor precisión. Usaron el método de velocidad radial, que le permite determinar la masa de un planeta al observar el movimiento de oscilación de su estrella anfitriona debido a la atracción gravitacional del planeta. Así es como llegaron a la conclusión de que la densidad de este planeta de «algodón de azúcar» es aproximadamente una décima parte de la de Júpiter.

Luego, el equipo llevó a cabo un análisis para determinar su estructura interna más probable y llegó a la sorprendente conclusión de que, con una densidad tan baja, el planeta debe poseer un núcleo sólido no más de cuatro veces la masa de la Tierra. Esto significa que más del 85% de su masa proviene de la gruesa capa de gas que rodea el núcleo. En comparación, Neptuno, que es similar en masa a WASP-107b, tiene solo del 5% al ​​15% de su masa total en su capa de gas.

«Teníamos muchas preguntas sobre WASP-107b», dice Piaulet, «¿cómo podría 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?» impulsado a realizar un análisis más profundo para determinar su historial de entrenamiento.

Un gigante gaseoso en ciernes

Los planetas se forman en el disco de polvo y gas que rodea a una estrella joven, llamado disco protoplanetario. Los modelos clásicos de la formación del planeta gigante gaseoso se basan en lo que sabemos de Júpiter y Saturno. Estas teorías afirman que es un núcleo sólido al menos 10 veces más masivo que la Tierra para acumular una gran cantidad de gas antes de que el disco se disuelva.

Sin un núcleo masivo, no se pensaba que los planetas gigantes gaseosos pudieran superar el umbral crítico necesario para acumular y mantener sus grandes envolturas gaseosas. Entonces, ¿cómo explica la existencia de WASP-107b? Profesor de la Universidad McGill, Eve LeeUn experto de renombre mundial en planetas como WASP-107b, tiene una hipótesis: «Para WASP-107b, el escenario más plausible es que el el planeta se formará lejos de la estrella, donde el gas en el disco está lo suficientemente frío como para permitir que el gas se acumule muy rápidamente, dice. Luego el planeta pudo migrar a su ubicación actual, a través de interacciones con el disco o con otros planetas del sistema.

Un segundo planeta: WASP-107c

Las observaciones de esta investigación también condujeron a un descubrimiento adicional que sería fundamental en la teoría de Lee: la existencia de un segundo planeta, WASP-107c, con una masa de aproximadamente un tercio de la de Júpiter, considerablemente mayor que la de WASP-107b.

Este nuevo planeta está mucho más lejos de la estrella central: necesita tres años para completar una órbita a su alrededor, mientras que WASP-107b tarda 5,7 días. Además, los astrónomos han descubierto que tiene una órbita muy excéntrica, lo que significa que su trayectoria alrededor de su estrella es más ovalada que circular. «WASP-107c ha conservado en algunos aspectos la memoria de lo que sucedió en su sistema», dice Piaulet. «Su gran excentricidad indica un pasado bastante caótico, con interacciones entre planetas que podrían haber llevado a grandes cambios, como el que se sospecha de WASP-107b».

Aún más incógnitas

Más allá de la historia de su formación, todavía existen muchos misterios en torno a WASP-107b. Los estudios de la atmósfera del planeta con el telescopio espacial Hubble publicados en 2018 revelaron una sorpresa: contiene muy poco metano. «Es extraño, porque para este tipo de planeta, el metano tendría que ser abundante», dice Piaulet. «Ahora estamos volviendo a analizar las observaciones del Hubble con la nueva masa del planeta para ver cómo estos nuevos resultados los afectan y para examinar qué mecanismos podrían explicar la destrucción del metano».

Además, también se sabe que, debido a que su densidad es tan pequeña, no puede contener su atmósfera, que se «arranca» lento, pero seguro, de las emisiones de la propia estrella. Los científicos han calculado que WASP-107b pierde 0,1-0,4% de su masa cada mil millones de años y que la mayor parte de esa masa perdida se proyecta sobre su lado nocturno, formando una enorme cola que se va a de tres a cinco veces más grande que el planeta mismo, lo que le ha dado el sobrenombre de «super cometa».

«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», prosigue el investigador, que predice que el próximo telescopio espacial James Webb será capaz de ayudar a resolver los acertijos que aún contienen estos planetas de «algodón de azúcar».

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