Las estrellas más brillantes del cielo nocturno pueden despojar a los planetas de sus núcleos rocosos
Impresión artística de un planeta del tamaño de Neptuno, a la izquierda, alrededor de una estrella azul tipo A. Astrónomos de UC Berkeley han descubierto un gigante gaseoso difícil de encontrar alrededor de una de estas estrellas brillante, pero de corta duración, justo en el borde de Neptuno. desierto caliente donde la fuerte radiación de la estrella probablemente despoja a cualquier planeta gigante de su gas. (Crédito de la imagen: Steven Giacalone, UC Berkeley)
En los últimos 25 años, los astrónomos han encontrado miles de exoplanetas alrededor de estrellas en nuestra galaxia, pero más del 99 % de ellos orbitan estrellas más pequeñas, desde enanas rojas hasta estrellas ligeramente más masivas que el Sol, que se considera una estrella de tamaño mediano. .
Se han descubierto pocos alrededor de estrellas aún 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 que se han observado 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.
Los astrónomos de la Universidad de California, Berkeley, ahora informan sobre un nuevo planeta del tamaño de Neptuno, llamado HD 56414 b, alrededor de una de estas estrellas de tipo A que arden en caliente, pero de corta duración, y dan una pista sobre por qué hay tan poco gas. Se han observado gigantes más pequeños que Júpiter alrededor del 1% más brillante de las estrellas de nuestra galaxia.
Los métodos actuales de detección de exoplanetas encuentran más fácilmente planetas con períodos orbitales cortos y rápidos alrededor de sus estrellas, pero este planeta recién descubierto tiene un período orbital más largo que la mayoría de los descubiertos hasta la fecha. Los investigadores sugieren que un planeta del tamaño de Neptuno, más fácil de encontrar y más cercano a una estrella brillante de tipo A, sería rápidamente despojado de su gas por la fuerte radiación estelar y reducido a un núcleo indetectable.
Aunque se ha propuesto esta teoría para explicar los llamados desiertos calientes de Neptuno alrededor de estrellas más rojas, no estaba claro si esto se extendía a estrellas más calientes (las estrellas de tipo A son entre 1,5 y 2 veces más calientes que el sol) debido a la escasez de planetas conocidos. alrededor de algunas de las estrellas más brillantes de la galaxia.
«Es uno de los planetas más pequeños que conocemos alrededor de estas estrellas realmente masivas», dijo Steven Giacalone, estudiante graduado de UC Berkeley. «En realidad, 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 previsible». futuro.
Desierto caliente de Neptuno
El descubrimiento de lo que los investigadores llaman un ‘Neptuno caliente’ justo fuera del área donde el planeta habría sido despojado de su gas sugiere que las estrellas brillantes de tipo A pueden tener muchos núcleos invisibles en la zona caliente de Neptuno, esperando ser descubiertos a través de sensores más sensibles. tecnicas
Los astrónomos han encontrado miles de exoplanetas (puntos negros) alrededor de estrellas en la galaxia de la Vía Láctea, pero se han descubierto pocos planetas del tamaño de Neptuno en órbitas de período corto alrededor de sus estrellas, creando lo que los astrónomos llaman un desierto caliente Neptuno (región rosa, que representa planetas con radios 3-10 veces mayores que los de la Tierra con periodos orbitales menores a 3 días). Un nuevo planeta del tamaño de Neptuno (estrella amarilla) sugiere que no sobreviven lo suficiente como para ser detectados. Los planetas en este mapa fueron descubiertos cuando pasaron o transitaron a través de su estrella, atenuando su luz. Las técnicas actuales se limitan a encontrar planetas en órbitas cercanas y de período corto de menos de 100 días. (Gráfico de Steven Giacalone, utilizando datos cortesía de la NASA)
«Podríamos esperar ver una pila de núcleos neptunianos restantes en períodos orbitales cortos» alrededor de estas estrellas, concluyeron los investigadores en su artículo.
El descubrimiento también se suma a nuestra comprensión de la evolución de las atmósferas planetarias, dijo Aderezo Courtneyprofesor asistente de astronomía en UC Berkeley.
«Hay una gran pregunta sobre cómo los planetas retienen sus atmósferas a lo largo del tiempo», dijo Dressing. «Cuando miramos planetas más pequeños, ¿estamos mirando la atmósfera con la que se formaron cuando se formaron originalmente a partir de un disco de acreción? ¿Estamos en presencia de una atmósfera que se ha desgasificado del planeta con el tiempo? Si somos capaces de mirar planetas que reciben diferentes cantidades de luz de su estrella, específicamente diferentes longitudes de onda de luz, lo que las estrellas A nos permiten hacer, eso nos permite cambiar la proporción de rayos X a luz ultravioleta, entonces podemos tratar de ver exactamente cómo un planeta retiene su atmósfera a lo largo del tiempo.
Giacalone 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 del tamaño de Neptuno altamente irradiados que orbitan estrellas similares al Sol menos masivas son más raros de lo esperado. Pero no se sabe si esto es cierto para los planetas que orbitan estrellas de tipo A porque estos planetas son difíciles de detectar.
Y una estrella de tipo A es un animal diferente de las pequeñas enanas F, G, K y M. Los planetas cercanos que orbitan estrellas de tipo solar reciben grandes cantidades de rayos X y radiación ultravioleta, pero los planetas cercanos que orbitan estrellas de tipo A experimentan mucha más radiación ultravioleta cercana que los rayos X o la radiación ultravioleta extrema.
«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 en la gestión del escape atmosférico», dijo. «Este resultado es importante para comprender la física de la pérdida de masa atmosférica y estudiar la formación y evolución de los planetas menores».
El planeta HD 56414 b fue detectado por la misión TESS de la NASA mientras transitaba su estrella, HD 56414. Dressing, Giacalone y sus colegas confirmaron que HD 56414 era una estrella de tipo A al obtener espectros con el telescopio de 1,5 metros operado por el Small and Consorcio SMARTS (Sistema Telescópico de Investigación de Apertura Moderada) en Cerro Tololo en Chile.
El planeta tiene un radio 3,7 veces el de la Tierra y orbita la estrella cada 29 días a una distancia equivalente a aproximadamente una cuarta parte de la distancia entre la Tierra y el sol. El sistema tiene unos 420 millones de años, mucho más joven que los 4.500 millones de años de nuestro sol.
Los investigadores modelaron el efecto que la radiación de la estrella tendría en el planeta y concluyeron que, aunque la estrella podría devorar lentamente su atmósfera, probablemente sobreviviría durante mil millones de años, más allá del punto en el que la estrella se quemaría y colapsaría. produciendo una supernova.
Giacalone dijo que los planetas del tamaño de Júpiter son menos susceptibles a la fotoevaporación porque sus núcleos son lo suficientemente masivos como para retener su gas de hidrógeno.
“Existe este equilibrio entre la masa central del planeta y la expansión de la atmósfera”, dijo. «Para los planetas del tamaño de Júpiter o más grandes, el planeta es lo suficientemente masivo como para adherirse gravitacionalmente a su atmósfera hinchada. A medida que avanzas hacia planetas del tamaño de Neptuno, la atmósfera siempre está hinchada, pero el planeta no es tan masivo, por lo que pueden perder su atmósfera más fácilmente.
Giacalone y Dressing continúan buscando otros exoplanetas del tamaño de Neptuno alrededor de estrellas de tipo A, con la esperanza de encontrar otros en o cerca del cálido desierto de Neptuno, para averiguar dónde se forman estos planetas en el disco de acreción durante la formación estelar, ya sea que se muevan o no. hacia adentro o hacia adentro. hacia el exterior con el tiempo, y cómo cambian sus atmósferas.
El trabajo fue apoyado por un premio FINESST de la NASA (80NSSC20K1549) y la Fundación David y Lucile Packard (2019-69648).
