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Un nuevo descubrimiento desafía la teoría sobre la creación de planetas gigantes gaseosos

El descubrimiento podría desafiar nuestras teorías de cómo se forman los gigantes gaseosos como Júpiter.

Los astrónomos han descubierto un sistema planetario inusual que consiste en un planeta del tamaño de Júpiter que orbita una pequeña estrella que es sólo cuatro veces el tamaño del gigante gaseoso del sistema solar. Esta configuración “prohibida” de un planeta masivo que orbita una estrella relativamente pequeña podría desafiar las teorías de cómo se forman los planetas gigantes gaseosos.

El planeta extrasolar, o “exoplaneta”, orbita una estrella enana roja designada TOI 5205 que es mucho más fría y más pequeña que el sol. El pequeño tamaño y las temperaturas relativamente frías de estas estrellas enanas M, el tipo más común de cuerpo estelar en la Vía Láctea, las hacen más rojas que el sol.

Aunque en promedio esta clase de estrellas alberga más planetas a su alrededor que otros tipos de estrellas, anteriormente se creía que su formación hace que sea poco probable que sean orbitadas por gigantes gaseosos. El descubrimiento de este exoplaneta, designado TOI 5205b, por astrónomos que utilizan el telescopio Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) de la NASA desafía ese concepto. El planeta fue confirmado y caracterizado por el equipo utilizando varios telescopios e instrumentos terrestres.

“La estrella anfitriona, TOI-5205, es aproximadamente cuatro veces el tamaño de Júpiter, sin embargo, de alguna manera ha logrado formar un planeta del tamaño de Júpiter, ¡lo cual es bastante sorprendente!”, dijo el líder del equipo y astrónomo de Carnegie Science, Shubham Kanodia, en un comunicado.

Aunque se han descubierto gigantes gaseosos alrededor de estrellas enanas M antes, ninguno de ellos ha sido descubierto orbitando un ejemplo de masa tan baja de esta clase de estrella similar a TOI-5205. Los planetas se crean en discos giratorios de gas y polvo llamados “discos protoplanetarios” que rodean a las estrellas jóvenes. Este material son los restos de la misma materia que colapsó para dar a luz a su estrella central. Cuando los parches densos colapsan bajo su propia gravedad, nacen núcleos de planetas y luego recolectan más material. Los modelos actuales de formación de planetas sugieren que para dar a luz a un gigante gaseoso se necesita material equivalente a 10 veces la masa de la Tierra. Esto primero forma un núcleo rocoso y este núcleo pasa a acumular gas para formar el disco para hacer crecer un planeta gigante. Sin embargo, este proceso tiene que ocurrir rápidamente. “Al principio, si no hay suficiente material rocoso en el disco para formar el núcleo inicial, entonces no se puede formar un planeta gigante gaseoso. Y al final, si el disco se evapora antes de que se forme el núcleo masivo, entonces no se puede formar un planeta gigante gaseoso. Y, sin embargo, TOI-5205b se formó a pesar de estas barandillas”, explicó Kanodia en el comunicado. “Según nuestra comprensión nominal actual de la formación de planetas, TOI-5205b no debería existir; Es un planeta ‘prohibido'”.

Para imaginar cuán desequilibrado está este sistema con los sistemas planetarios que esperan los astrónomos, imagine nuestra estrella, el sol, aplastada hasta el tamaño de una toronja. Esa reducción de tamaño significaría que el gigante gaseoso más grande de nuestro sistema solar, Júpiter, sería aproximadamente del tamaño de un guisante de jardín.

El sistema TOI-5205 es más como un guisante orbitando un limón.


Un planeta similar a Júpiter que orbita una estrella similar al Sol podría compararse con un guisante que gira alrededor de una toronja; para TOI-5205b, debido a que la estrella anfitriona es mucho más pequeña, es más como un guisante que gira alrededor de un limón. (Crédito de la imagen: Katherine Cain cortesía de la Institución Carnegie para la Ciencia)

La disparidad de tamaño en el tamaño es tan grande que cuando TESS usó la caída de luz causada por un planeta cuando pasa frente a su estrella, conocida como el método de tránsito, esa caída en la luz fue del 7% de la salida de luz total de la estrella.

Eso hace que el oscurecimiento de TOI-5205 por este exoplaneta del tamaño de Júpiter sea la mayor caída conocida de luz causada por un tránsito de exoplanetas.

Esta caída extrema en la luz o, técnicamente, “gran profundidad de tránsito”, podría hacer que el sistema sea ideal para investigaciones de seguimiento con el Telescopio Espacial James Webb (JWST).

Las observaciones con el JWST podrían ayudar a determinar la composición de la atmósfera de TOI-5205 b y pueden arrojar luz sobre los procesos que dieron origen a este planeta “prohibido”.

Team of astronomers led by Carnegie’s Shubham Kanodia: “Forbidden” planet orbiting small star challenges gas giant formation theories.

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