Las estrellas más brillantes del cielo nocturno pueden despojar a los planetas de sus núcleos rocosos


Concepto artístico de un planeta del tamaño de Neptuno, a la izquierda, alrededor de una estrella azul tipo A. Los astrónomos de UC Berkeley han descubierto un gigante gaseoso difícil de encontrar alrededor de una de estas estrellas brillantes, pero de corta duración, en el borde del caliente desierto de Neptuno donde probablemente quitaría la radiación de la estrella. Fuerte cualquier planeta gigante de su gas. (Crédito de la foto: Stephen Giacallon, UC Berkeley)

En los últimos 25 años, los astrónomos han encontrado miles de exoplanetas alrededor de las estrellas de nuestra galaxia, pero más del 99 % de ellos orbitan estrellas más pequeñas, desde enanas rojas hasta estrellas ligeramente más masivas que nuestro sol, que se considera una estrella de tamaño promedio. .

Se han descubierto pocos alrededor de estrellas más masivas, como las estrellas de tipo A, estrellas azules brillantes que tienen el doble del tamaño del Sol, y la mayoría de los exoplanetas observados son del tamaño de Júpiter o más grandes. Algunas de las estrellas más brillantes del cielo nocturno, como Sirius y Vega, son estrellas de tipo A.

Astrónomos de la Universidad de California, Berkeley, ahora han informado sobre un nuevo planeta del tamaño de Neptuno, llamado HD 56414 b, alrededor de una de estas estrellas calientes, pero de corta duración, Tipo A, y ofrecen una pista de por qué hay tan pocos. gigantes gaseosos más pequeños. Desde Júpiter visto alrededor del 1% más brillante de las estrellas de nuestra galaxia.

Los planetas con períodos orbitales cortos y rápidos alrededor de sus estrellas son muy fáciles de encontrar con los métodos actuales de detección de exoplanetas, pero este planeta recién descubierto tiene un período orbital más largo que la mayoría de los descubiertos hasta ahora. Los investigadores sugieren que un planeta del tamaño de Neptuno fácil de encontrar cerca de una estrella brillante de tipo A sería despojado rápidamente de su gas por la fuerte radiación estelar y se convertiría en un núcleo indetectable.

Si bien se ha propuesto esta teoría para explicar los llamados desiertos calientes de Neptuno alrededor de estrellas más rojas, se desconoce si esto se extiende a las estrellas más calientes (las estrellas de tipo A son entre 1,5 y dos veces más calientes que el Sol) debido a la escasez de datos conocidos. planetas alrededor de los cuales se encuentran algunas de las estrellas galácticas más brillantes.

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«Es uno de los planetas más pequeños que conocemos sobre estas estrellas realmente masivas», dijo Stephen Giacalon, estudiante graduado de la Universidad de California, Berkeley. «En realidad, esta es la estrella más caliente que conocemos con un planeta más pequeño que Júpiter. Este planeta es interesante ante todo porque este tipo de planetas son realmente difíciles de encontrar, y probablemente no encontremos muchos como ellos en el futuro previsible». ”

desierto de neptuno caliente

El descubrimiento de lo que los investigadores llaman un «Neptuno cálido» fuera de la región donde el planeta habría sido despojado de su gas sugiere que las estrellas brillantes de tipo A pueden contener muchos núcleos invisibles dentro de la región caliente de Neptuno esperando ser descubiertos por técnicas más sensibles.


Diagrama de todas las redes de exposición encontradas hasta ahora, que muestra la brecha donde debería estar Hot Neptunes

Los astrónomos han descubierto miles de exoplanetas (puntos negros) alrededor de estrellas en la Vía Láctea, pero se han descubierto algunos planetas del tamaño de Neptuno en órbitas a corto plazo alrededor de sus estrellas, creando lo que los astrónomos llaman el desierto caliente de Neptuno (la región rosa). que representa planetas con un radio de 3 a 10 veces el de la Tierra y con períodos orbitales de menos de 3 días). Un nuevo planeta del tamaño de Neptuno (estrella amarilla) indica que no viven lo suficiente para ser detectados. Los planetas de esta carta se descubrieron cuando cruzaron por delante o por encima de su estrella, atenuando su luz. Las técnicas actuales se limitan a encontrar planetas en órbitas cercanas y de corta duración, menos de unos 100 días. (Dibujo de Stephen Giakalon, utilizando datos proporcionados por la NASA)

En su artículo, los investigadores concluyen que «podríamos esperar ver una acumulación de restos de los núcleos de Neptuno en períodos orbitales cortos» alrededor de tales estrellas.

El descubrimiento también se suma a nuestra comprensión de cómo evolucionaron las atmósferas planetarias. Salsa Courtneyprofesor asistente de astronomía en la Universidad de California, Berkeley.

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«Hay una gran pregunta sobre cómo los planetas retienen sus atmósferas a lo largo del tiempo», dijo Dressing. «Cuando miramos planetas más pequeños, ¿miramos la atmósfera en la que se formaron cuando se formaron originalmente a partir de un disco de acreción? ¿Vemos la atmósfera de la que salió el planeta con el tiempo? Si pudiéramos mirar planetas que reciben diferentes cantidades de luz de su estrella, especialmente las diferentes longitudes de onda de luz, que es lo que nos permiten hacer las estrellas A, nos permite cambiar la proporción de rayos X a ultravioleta, entonces podemos tratar de averiguar exactamente cómo el planeta mantiene su atmósfera a lo largo del tiempo».

Giakalon y Dressing informaron sobre su descubrimiento en un artículo aceptado por The Astrophysical Journal Letters y publicado en línea hoy (12 de agosto).

Según Dressing, está bien establecido que los planetas altamente radiantes del tamaño de Neptuno que orbitan estrellas menos masivas como el Sol son mucho más raros de lo esperado. Pero si esto se aplica o no a los planetas que orbitan estrellas de tipo A porque estos planetas son difíciles de detectar.

Una estrella de tipo A es un animal diferente a las pequeñas enanas F, G, K y M. Los planetas cercanos que orbitan estrellas similares al Sol reciben grandes cantidades de rayos X y radiación ultravioleta, pero los planetas cercanos que orbitan estrellas de tipo A están expuestos a una radiación cercana. La radiación de los rayos ultravioleta es mucho más que rayos X o rayos UV extremos.

«Determinar si el desierto caliente de Neptuno también se extiende a las estrellas de tipo A proporciona una idea de la importancia de la radiación ultravioleta cercana para controlar el escape atmosférico», dijo. «Este hallazgo es importante para comprender la física de la pérdida de masa atmosférica e investigar la formación y evolución de los planetas menores».

El planeta HD 56414 b fue descubierto por la misión TESS de la NASA al pasar junto a su estrella HD 56414. Dressing, Giacalone y sus colegas confirmaron que HD 56414 era una estrella de tipo A mediante la adquisición de espectros utilizando el telescopio de 1,5 metros operado por Small and Telescope System Consortium Búsqueda de apertura media (SMARTS) en Cerro Tololo, Chile.

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El planeta tiene 3,7 veces el diámetro de la Tierra y orbita la estrella cada 29 días a una distancia igual a una cuarta parte de la distancia entre la Tierra y el Sol. El sistema tiene unos 420 millones de años, mucho más joven que la edad de nuestro Sol de 4.500 millones de años.

Los investigadores modelaron el efecto de la radiación de la estrella en el planeta y concluyeron que, si bien la estrella podría estar alejándose lentamente de su atmósfera, probablemente sobreviviría mil millones de años, más allá del punto en el que se espera que esté la estrella. Se quema y colapsa, produciendo una supernova.

Giakalon dijo que los planetas del tamaño de Júpiter son menos susceptibles a la fotoevaporación porque sus núcleos son lo suficientemente grandes como para contener su propio gas de hidrógeno.

«Existe este equilibrio entre la masa central del planeta y lo hinchada que está la atmósfera», dijo. «Para los planetas del tamaño de Júpiter o más grandes, el planeta es lo suficientemente masivo como para adherirse a la gravedad de su atmósfera hinchada. A medida que vas a planetas del tamaño de Neptuno, la atmósfera todavía está hinchada, pero el planeta no es tan masivo, así que pueden perder su atmósfera más fácilmente”.

Giacalone y Dressing continúan buscando más exoplanetas del tamaño de Neptuno alrededor de estrellas de tipo A, con la esperanza de encontrar otros planetas en o cerca del cálido desierto de Neptuno, para comprender dónde se forman estos planetas en el disco de acreción durante la formación estelar, ya sea que se muevan hacia adentro. o Al exterior a lo largo del tiempo, y cómo evoluciona su atmósfera.

El trabajo fue apoyado por un premio FINESST de la NASA (80NSSC20K1549) y la Fundación David y Lucile Packard (2019-69648).

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