¿Evolución del exoplaneta? Mini-Neptunos podrían perder su atmósfera y convertirse en súper-Tierras
Una nueva investigación sugiere que la radiación estelar elimina las atmósferas «esponjosas» de los exoplanetas ligeramente más pequeños que Neptuno, dejando atrás sus núcleos rocosos y convirtiéndolos en mundos más parecidos a la Tierra.
En la década de 1990, los astrónomos confirmaron la existencia de planetas fuera del sistema solar. Conocido como exoplanetas, son uno de los temas más fascinantes de la astronomía moderna. Naves espaciales como el Observatorio Kepler de la NASA y el Satélite de sondeo de exoplanetas en tránsito (tess) escanearon el cielo en busca de caídas periódicas en el brillo de las estrellas cercanas. Este parpadeo es una señal de que una estrella alberga un planeta, que ha cruzado la cara de la estrella y ha bloqueado temporalmente su luz.
Ahora que los astrónomos han recolectado miles de firmas de exoplanetas, tienen una mejor idea del rango de tamaños planetarios. Una forma útil para que los astrónomos etiqueten sus descubrimientos es comparar estos mundos con planetas familiares que viven en nuestro patio trasero cósmico; Las categorías existentes de exoplanetas incluyen «súper-Tierras» y «mini-Neptunos».
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Dos nuevos estudios apuntan a posibilidades particulares para la evolución planetaria, uno de los principales factores motivadores detrás de la investigación de exoplanetas.
Algunos exoplanetas detectados por los astrónomos son pequeños mundos rocosos como Marte, y otros son grandes planetas gaseosos como Saturno y Júpiter. Pero los investigadores también han descubierto mundos sin análogos cercanos en nuestro propio sistema solar. Por ejemplo, descubrieron exoplanetas cuyo tamaño está entre el tamaño de la Tierra y Neptunoque es unas 3,9 veces más ancha que nuestro planeta.
Resulta que estos mini-Neptunos podrían deshacerse de sus caparazones exteriores «esponjosos» y encogerse hasta convertirse en súper-Tierras, según la nueva investigación. Esta inestabilidad y transición pueden explicar por qué es relativamente raro detectar exoplanetas del tamaño de Neptuno y la Tierra.
«Un planeta en la brecha de tamaño tendría suficiente atmósfera para inflar su radio, lo que provocaría que interceptara más radiación estelar y, por lo tanto, permitiría una rápida pérdida de masa», dijo Michael Zhang, autor principal de ambos estudios y estudiante graduado en el Instituto de Tecnología de California (Caltech). en Pasadena, dijo en un Declaración del 3 de febrero describiendo los papeles. «Pero la atmósfera es lo suficientemente delgada como para perderse rápidamente. Es por eso que un planeta no permanecería en el espacio por mucho tiempo».
Según Zhang, este proceso nunca se había detectado hasta ahora. Pero los astrónomos han sospechado durante algún tiempo que los pequeños mini-Neptunos tienen atmósferas que se evaporan.
Los investigadores utilizaron el Telescopio Espacial Hubble y el Observatorio WM Keck en Hawái para observar cuatro mini-Neptunos. Notaron que dos de sus sujetos, uno llamado HD 63433c ubicado a 73 años luz de la Tierra y el otro llamado TOI 560.01 encontrado a 103 años luz de distancia, tenían gases en movimiento rápido en su atmósfera.
«La velocidad del gas proporciona evidencia de que las atmósferas se están escapando», dijo Zhang. «El helio observado alrededor de TOI 560.01 se mueve tan rápido como 20 kilómetros [12.4 miles] por segundo, mientras que el hidrógeno alrededor de HD 63433c viaja tan rápido como 50 kilómetros [31.1 miles] por segundo.»
«La gravedad de estos mini-Neptunos no es lo suficientemente fuerte como para contener un gas que se mueve tan rápido», agregó Zhang. «La extensión de los flujos de salida alrededor de los planetas también indica escapes de atmósferas; el capullo de gas alrededor de TOI 560.01 es al menos 3,5 veces más grande que el radio del planeta, y el capullo alrededor de HD 63433c es al menos 12 veces el radio del planeta».
Zhang y su equipo no descartan otros posibles escenarios. Tal vez las súper-Tierras nunca tuvieron una gruesa capa de gas para ventilar, por ejemplo.
«Como científicos de exoplanetas, hemos aprendido a esperar lo inesperado», dijo en el comunicado Heather Knutson, científica planetaria de Caltech y asesora de Zhang. «Estos mundos exóticos nos sorprenden constantemente con nueva física que va más allá de lo que observamos en nuestro sistema solar.»
Los artículos que describen la TOI 560.01 investigación y el Observaciones HD 63433c ambos fueron publicados el 17 de enero en The Astronomical Journal.
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