Misterios del exoplaneta WASP-69b

soy astrofísico. mi equipo de investigacion Publicó un artículo En el Diario astrofísico Describe cómo y por qué se formó la cola de WASP-69b, y qué podría ayudar a explicar qué otros tipos de planetas los astrónomos están tentados a descubrir fuera de nuestro sistema solar.

El universo está lleno de exoplanetas

Cuando miras el cielo nocturno, las estrellas que ves son soles, con mundos distantes, Conocidos como exoplanetas, giran en torno a ellos. Durante los últimos 30 años, los astrónomos han descubierto… Más de 5.600 exoplanetas En nuestra galaxia, la Vía Láctea.

No es fácil detectar un planeta a años luz de distancia. Los planetas no son nada comparados con las estrellas que orbitan, tanto en tamaño como en brillo. Pero a pesar de estas limitaciones, los cazadores de exoplanetas han descubierto una asombrosa variedad de ellos, desde pequeños mundos rocosos. Ligeramente más grande que la luna Gigantes gaseosos tan masivos que fueron apodados «Súper Júpiter«.

Sin embargo, los exoplanetas Más común Lo que descubrieron los astrónomos es más grande que la Tierra, más pequeño que Neptuno y gira alrededor de sus estrellas más cerca de lo que Mercurio orbita alrededor de nuestro sol.

Estos planetas más comunes tienden a pertenecer a uno de dos grupos distintos: súper Tierras y planetas subneptunianos. Súper Tierra Su radio es hasta un 50% mayor que el de la Tierra, mientras que los planetas subneptunianos suelen tener radios de dos a cuatro veces mayores que el radio de la Tierra.

Los planetas paraneptunianos, o planetas similares a Neptuno, son muy similares a las súper Tierras, pero con atmósferas espesas. NASA-JPL/Caltech

Entre estos dos rangos de tamaño, existe una brecha conocida como… «brecha de radio» («brecha de radio»)«, en el que los investigadores rara vez encuentran planetas. Planetas del tamaño de Neptuno que completan sus órbitas alrededor de sus estrellas en menos de cuatro días. Extremadamente raro. Los investigadores llaman a esta brecha «el desierto caliente de Neptuno».

Algún proceso astrofísico fundamental debe estar impidiendo la formación o supervivencia de estos planetas.

formación planetaria

Cuando se forma una estrella, está rodeada por un gran disco de polvo y gas. En este disco se pueden formar planetas. A medida que los planetesimales ganan masa, pueden acumular grandes atmósferas. Sin embargo, a medida que la estrella madura, comienza a emitir grandes cantidades de energía en forma de radiación ultravioleta y rayos X. Esta radiación estelar puede «cocinar» y eliminar la atmósfera que los planetas han acumulado en un proceso llamado Fotoevaporación.

Sin embargo, algunos planetas se resisten a este proceso. Los planetas más masivos tienen una gravedad más fuerte, lo que les ayuda a mantener su atmósfera original. Además, los planetas existentes lejos Sus estrellas no están expuestas a tanta radiación, por lo que sus atmósferas sufren menos erosión.

Entonces, tal vez una gran parte de las súper Tierras sean en realidad núcleos rocosos de planetas cuyas atmósferas han sido eliminadas por completo, mientras que los planetas subneptunianos eran lo suficientemente masivos como para conservar sus atmósferas infladas.

En cuanto al cálido desierto de Neptuno, la mayoría de los planetas del tamaño de Neptuno simplemente no tienen suficiente masa para resistir la fuerza de arrancar completamente su estrella si estuvieran orbitando demasiado cerca de ella. En otras palabras, un subneptuno que orbite su estrella en cuatro días o menos perdería rápidamente toda su atmósfera. Cuando observábamos, a menudo faltaba la atmósfera y lo que quedaba era un núcleo rocoso: una súper Tierra.

Para poner a prueba esta teoría, equipos de investigación como el mío han recopilado evidencia observacional.

WASP-69b: Un laboratorio único

Ingrese WASP-69b, un laboratorio exclusivo para el estudio de la fotoevaporación. El nombre «WASP-69b» proviene de la forma en que se descubrió el exoplaneta. Orbita la estrella número 69 con el planeta B encontrado en el estudio astronómico Búsqueda de planetas con gran angular.

Aunque es 10% más grande De Júpiter en radio, WASP-69b en realidad tiene una masa más cercana al planeta Saturno, mucho más liviano: no es muy denso y su masa es solo alrededor del 30% de la de Júpiter. De hecho, este planeta es casi Misma densidad De un trozo de corcho.

Esta baja densidad es causada por Órbita extremadamente cerrada con una duración de 3,8 días. Sobre tu estrella. Al estar tan cerca, el planeta recibe una enorme cantidad de radiación, lo que hace que se caliente. A medida que el gas se calienta, se expande. Cuando el gas se expande lo suficiente, comienza a escapar permanentemente de la gravedad del planeta.

Cuando observamos este planeta, mis colegas y yo descubrimos que el gas helio se escapaba rápidamente de WASP-69b – ca. 200 mil toneladas por segundo. Esto equivale a la masa de la Tierra que se pierde cada mil millones de años.

Durante la vida de la estrella, el planeta acabará perdiendo un total de masa atmosférica equivalente a… Casi 15 veces Masa terrestre. Esto puede parecer mucho, pero WASP-69b tiene aproximadamente 90 veces la masa de la Tierra, por lo que incluso a este ritmo extremo, sólo perderá una pequeña fracción de la cantidad total de gas que lo compone.

Cola parecida a un cometa

Quizás lo más impresionante fue el descubrimiento de la cola de helio de WASP-69b, que mi equipo descubrió al menos a 560.000 kilómetros detrás del planeta. Los poderosos vientos estelares (una corriente continua de partículas cargadas que emanan de las estrellas) esculpen sus colas de esta manera. Estas corrientes de partículas golpean la atmósfera que se escapa y forman una cola. Parece un cometa Detrás del planeta.

La atmósfera con fugas de WASP-69b.

En realidad, nuestro estudio es el primero en sugerir que la cola de WASP-69b era tan grande. Observaciones anteriores de este sistema indican que el planeta tenía Sólo una cola humilde O él mismo Sin cola.

Esta diferencia probablemente se deba a dos factores principales. En primer lugar, cada grupo de investigación utilizó diferentes herramientas para realizar sus observaciones, lo que puede conducir a diferentes niveles de descubrimiento. O puede haber una volatilidad real en el sistema.

Una estrella como nuestro Sol tiene un ciclo de actividad magnética llamado «ciclo solar». El ciclo del sol dura 11 años. Durante los años de máxima actividad, el Sol tiene más llamaradas, manchas solares y cambios en el viento solar.

Para complicar aún más las cosas, cada ciclo es único. No hay dos ciclos solares iguales. Los científicos que estudian el Sol todavía están tratando de comprenderlo y predecirlo mejor. Nuestra actividad estrella. Otras estrellas tienen sus propios ciclos magnéticos, pero los científicos aún no tienen datos suficientes para comprenderlos.

Por lo tanto, la variabilidad observada en WASP-69b puede deberse a que cada vez que se observa, la estrella anfitriona se comporta de manera diferente. Los astrónomos tendrán que seguir observando más de este planeta en el futuro para tener una mejor idea de qué está pasando exactamente.

Nuestra mirada directa a la pérdida de masa de WASP-69b les dice a los investigadores de exoplanetas, como yo, más sobre cómo funciona la evolución planetaria. Nos proporciona evidencia en tiempo real del escape atmosférico y respalda la teoría de que Neptuno caliente y los planetas en la brecha del radio son difíciles de encontrar porque simplemente no tienen suficiente masa para retener su atmósfera. Y cuando lo pierden, todo lo que queda por observar es el núcleo súper rocoso de la Tierra.

Ey Estudio WASP-69b Destaca el delicado equilibrio entre la composición de un planeta y su entorno estelar, dando forma al diverso paisaje planetario que observamos hoy. A medida que los astrónomos continúan explorando estos mundos distantes, cada descubrimiento nos acerca a la comprensión del complejo tejido que constituye nuestro universo.

* dakota tylerDoctorado en astrofísica Universidad de California, Los Angeles

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