Los astrónomos pueden haber complicado inadvertidamente el misterio de cuán extraños se forman los planetas de «malvavisco asado». Utilizando el telescopio Géminis South, los investigadores descubrieron que el planeta Júpiter WASP-121B «caliente y hinchado» puede haber formado más cerca de su estrella de lo que se creía anteriormente, desafiando lo que sabemos sobre cómo se forman los planetas.
Desde el descubrimiento del primer planeta exterior el sistema solar A mediados de la década de 1990, el catálogo de planetas extrasolares, o «Exoplanetas,«ha crecido a más de 5,000 entradas. Muchos de estos exoplanetas no se encuentran en nuestro sistema solar.jupiters calientes son ejemplos principales de esto, ser planetas gigantes de gas muchas veces el masa y tamaño de Júpiter que están tan cerca de sus estrellas que pueden completar una órbita en cuestión de unas pocas horas.
Hasta ahora hasta un tercio de los exoplanetas se descubren hasta ahora. Estos mundos calientes e hinchados soportan temperaturas extremas, haciéndolas apodadas muy apodadas «malvaviscos asados». Se cree que estos planetas se forman más lejos de sus estrellas en órbitas similares a las de las Júpiter y Saturno En nuestro propio sistema solar, antes de migrar hacia adentro. Sin embargo, el nuevo estudio de WASP-121B arroja esas ideas de origen a dudas.
El equipo detrás de la nueva investigación llegó a esta conclusión cuando comenzaron a estudiar la química de los discos protoplanetarios, las nubes aplanadas de gas y polvo alrededor de las estrellas infantiles de las cuales surgen planetas, utilizando el instrumento de espectrógrafos infrarrojos de inmersión (IGRINS) en el Géminis South Telescopio en Chile.
Con Igrins, el equipo pudo medir la relación de la relación rock-hielo para un planeta en tránsito usando un solo instrumento por primera vez. Su medición eliminó posibles errores que podrían surgir para otros instrumentos, lo que demuestra una nueva forma poderosa de realizar el análisis químico de los exoplanetas.
«Los datos terrestres del sur de Géminis utilizando Igrins en realidad hicieron mediciones más precisas de las abundancias químicas individuales que incluso los telescopios basados en el espacio podrían haber logrado», Peter Smith, del programa de malvaviscos asados dijo en un comunicado.
«Nuestro sensibilidad al instrumento está avanzando hasta el punto en que podemos usar estos elementos para sondear diferentes regiones, altitudes y longitudes para ver sutilezas como las velocidades del viento, revelando cuán dinámico es este planeta».
¿Se formó WASP-121B junto a su estrella?
Ubicado a unos 858 años luz de la tierra, WASP-121B tiene 1.2 veces la masa de Júpiter pero está hinchada, lo que lo convierte en 1.9 veces el ancho del planeta más grande del sistema solar. Está tan cerca de su estrella que solo lleva 1.3 días de tierra completar una órbita. WASP-121B es Tidea bloqueadolo que significa que el planeta tiene un «Ayardside» ardiente que enfrenta permanentemente a ese padre estelar y un lado nocturno más fresco que se enfrenta perpetuamente al espacio.
La orilla del WASP-121B está tan caliente a alrededor de 4,500 grados Fahrenheit (2.500 grados Celsius) que los metales en el planeta pueden vaporizar y derivar hacia su atmósfera. Estos metales se llevan a la noche del planeta por poderosos vientos de 11,000 mph (17,700 km/h), donde se enfrían y caen como lluvias de metal líquido, rubí y zafiro.
Los modelos de formación planetarios estándar sugieren que WASP-121B debería haberse formado más allá en el disco protoplanetario que una vez rodeó su estrella que la posición que ocupa hoy antes de emigrar hacia adentro. Pero la química del planeta no parece respaldar esta idea.
Un gradiente debería haber existido en el disco protoplanetario De este sistema (y de todos los demás) que vieron que los materiales rocosos y helados cambian de vapor a sólido a medida que aumentaba la distancia de la estrella.
Los astrónomos pueden buscar firmas de elementos en los planetas y sus atmósferas y determinar la proporción de materia rocosa para la materia gaseosa helada presente cuando nació el planeta. Eso debería Dígales qué tan lejos de la estrella se formó el planeta.
Para determinar esta relación, los astrónomos generalmente tienen que hacer observaciones repetidas con diferentes instrumentos: un instrumento de luz visible para detectar material rocoso sólido y un instrumento infrarrojo para detectar materia gaseosa.
El hecho de que WASP-121B esté tan caliente significa que ambos tipos de elementos se vaporizan en su atmósfera y se pueden detectar con Igrins mientras el planeta cruza o «transita» la cara de su estrella.
«El clima de este planeta es extremo y nada como el de la Tierra», dijo Smith. «El día del planeta es tan caliente que los elementos típicamente considerados como 'metal' se vaporizan en la atmósfera, lo que los hace detectables a través de la espectroscopía».
Por lo tanto, con Igrins, este equipo pudo descubrir la relación rock-hielo de WASP-121B, que fue particularmente alta. Esto sugiere que en la infancia del planeta pudo acumular una gran cantidad de materia rocosa, ya que se estaba formando. Eso indicaría que nació en una región del disco protoplanetario que era demasiado caliente para que los ICE se condensaran. Esta fue una sorpresa para los científicos, como sugiere el paradigma actual. Los gigantes de gas necesitan ICE sólidos para formarse.
«Nuestra medición significa que quizás esta visión típica debe reconsiderarse y revisados nuestros modelos de formación de planetas», agregó Smith.
Smith y sus colegas ahora tienen la intención de expandir su investigación de jupiters ultra altas en otros sistemas planetarios utilizando los instrumentos IGRINS-2 actualizados que actualmente están calibrados y listos para su uso.
Esto debería permitir a los científicos construir una muestra más grande de atmósferas de exoplaneta Júpiter caliente y desbloquear los secretos de estos mundos extremos a diferencia de cualquier cosa que se ve en el sistema solar.
La investigación del equipo se publicó el 2 de diciembre en La revista astronómica.
