Impresión artística que muestra un planeta del tamaño de Neptuno en el desierto de Neptuno. Es extremadamente raro encontrar un objeto de este tamaño y densidad tan cerca de su estrella. Crédito:Universidad de Warwick / Mark Garlick
El núcleo superviviente de un gigante gaseoso ha sido descubierto orbitando una estrella distante por astrónomos de la Universidad de Warwick. ofreciendo una visión sin precedentes del interior de un planeta.
El núcleo, que es del mismo tamaño que Neptuno en nuestro propio sistema solar, se cree que es un gigante gaseoso que fue despojado de su atmósfera gaseosa o que no pudo formar una en sus primeros años de vida.
El equipo del Departamento de Física de la Universidad de Warwick informa el descubrimiento hoy en la revista. Naturaleza , y se cree que es la primera vez que se observa el núcleo expuesto de un planeta.
Ofrece la oportunidad única de mirar dentro del interior de un planeta y aprender sobre su composición.
Ubicado alrededor de una estrella muy parecida a la nuestra, aproximadamente a 730 años luz de distancia, el núcleo, TOI 849 b orbita tan cerca de su estrella anfitriona que un año son solo 18 horas y su temperatura superficial es de alrededor de 1800K.
TOI 849 b fue encontrado en un estudio de estrellas realizado por el Satélite de reconocimiento de exoplanetas en tránsito (TESS) de la NASA, utilizando el método de tránsito:observar las estrellas para detectar la caída reveladora en el brillo que indica que un planeta ha pasado frente a ellas. Estaba ubicado en el 'desierto de Neptuno', un término utilizado por los astrónomos para una región cercana a las estrellas donde rara vez vemos planetas de la masa de Neptuno o más grandes.
Luego, el objeto se analizó utilizando el instrumento HARPS, en un programa dirigido por la Universidad de Warwick, en el Observatorio La Silla del Observatorio Europeo Austral en Chile. Esto utiliza el efecto Doppler para medir la masa de los exoplanetas midiendo su 'bamboleo':pequeños movimientos hacia y lejos de nosotros que se registran como pequeños cambios en el espectro de luz de la estrella.
El equipo determinó que la masa del objeto es 2-3 veces mayor que la de Neptuno, pero también es increíblemente densa. con todo el material que forma esa masa aplastado en un objeto del mismo tamaño.
La línea roja muestra la trayectoria evolutiva de un planeta simulado que finalmente tiene propiedades similares al planeta TOI-849b real, como se encuentra en el Modelo de Berna de formación y evolución de planetas. La pista se muestra en el plano del semieje mayor en unidades astronómicas (AU), esa es la distancia orbital de la estrella, en el eje x, y el radio del planeta en unidades de radios jovianos en el eje y. Los puntos azul-rojo muestran otros planetas predichos por el modelo. La Tierra y Júpiter se muestran en sus posiciones para comparar. El planeta comienza a formarse en el tiempo inicial t =0 años como un pequeño embrión planetario en aproximadamente 6 UA. El protoplaneta crece en masa en el siguiente millón de años, lo que aumenta su radio. En esta fase, el radio del planeta sigue siendo muy grande, ya que está incrustado en el disco protoplanetario en el que se forma. La masa creciente del protoplaneta hace que migre hacia adentro, hacia la estrella. Esto vuelve a reducir el tamaño del planeta. Después de 3,5 millones de años, el planeta ha migrado al borde interior del disco. Allí, sufre un impacto gigante muy energético con otro protoplaneta en su sistema planetario. El enorme calor liberado en la colisión infla fuertemente la envoltura gaseosa del planeta. La envoltura se pierde a través del desbordamiento del lóbulo de Roche, y surge un núcleo planetario expuesto. En los siguientes miles de millones de años, el núcleo expuesto gira lentamente en espiral hacia su estrella anfitriona debido a las interacciones de las mareas. El planeta simulado ahora tiene propiedades como una masa, radio, y la distancia orbital que son muy similares a las propiedades observadas de TOI-849b que se muestra con un símbolo negro-amarillo. En el final, después de unos 9.500 millones de años, el planeta cae en su estrella anfitriona. Crédito:© Universidad de Berna
El autor principal, el Dr. David Armstrong, del Departamento de Física de la Universidad de Warwick, dijo:"Si bien este es un planeta inusualmente masivo, está muy lejos del más masivo que conocemos. Pero es el más masivo que conocemos por su tamaño, y extremadamente denso para algo del tamaño de Neptuno, lo que nos dice que este planeta tiene una historia muy inusual. El hecho de que esté en una ubicación extraña para su masa también ayuda:no vemos planetas con esta masa en estos cortos períodos orbitales.
"TOI 849 b es el planeta terrestre más masivo, que tiene una densidad similar a la de la tierra, descubierto. Es de esperar que un planeta de esta masa haya acumulado grandes cantidades de hidrógeno y helio cuando se formó, convirtiéndose en algo similar a Júpiter. El hecho de que no veamos esos gases nos permite saber que se trata de un núcleo planetario expuesto.
"Esta es la primera vez que descubrimos un núcleo expuesto intacto de un gigante gaseoso alrededor de una estrella".
Hay dos teorías sobre por qué estamos viendo el núcleo del planeta, en lugar de un típico gigante de gas. La primera es que alguna vez fue similar a Júpiter, pero perdió casi todo su gas exterior a través de una variedad de métodos. Estos podrían incluir la interrupción de las mareas, donde el planeta está destrozado por orbitar demasiado cerca de su estrella, o incluso una colisión con otro planeta. La fotoevaporación a gran escala de la atmósfera también podría influir, pero no puede dar cuenta de todo el gas que se ha perdido.
Alternativamente, podría ser un gigante gaseoso "fallido". Los científicos creen que una vez que se formó el núcleo del gigante gaseoso, algo podría haber salido mal y nunca se formó una atmósfera. Esto podría haber ocurrido si hubiera un espacio en el disco de polvo del que se formó el planeta, o si se formó tarde y el disco se quedó sin material.
El Dr. Armstrong agrega:"De una forma u otra, TOI 849 b solía ser un gigante gaseoso o es un gigante gaseoso "fallido".
"Es la primera vez diciéndonos que los planetas como este existen y se pueden encontrar. Tenemos la oportunidad de mirar el núcleo de un planeta de una manera que no podemos hacer en nuestro propio sistema solar. Todavía hay grandes preguntas abiertas sobre la naturaleza del núcleo de Júpiter, por ejemplo, exoplanetas tan extraños e inusuales como este nos dan una ventana a la formación de planetas que no tenemos otra forma de explorar.
"Aunque todavía no tenemos información sobre su composición química, podemos seguirlo con otros telescopios. Debido a que TOI 849 b está tan cerca de la estrella, cualquier atmósfera restante alrededor del planeta debe reponerse constantemente desde el núcleo. Entonces, si podemos medir esa atmósfera, entonces podemos tener una idea de la composición del núcleo en sí ".
