Un análisis sorprendente de la composición de los exoplanetas gigantes gaseosos y sus estrellas anfitrionas muestra que no existe una fuerte correlación entre sus composiciones cuando se trata de elementos más pesados ​​que el hidrógeno y el helio. según un nuevo trabajo dirigido por Johanna Teske de Carnegie y publicado en el Diario astronómico . Este hallazgo tiene importantes implicaciones para nuestra comprensión del proceso de formación planetaria.

En su juventud, las estrellas están rodeadas por un disco giratorio de gas y polvo del que nacen los planetas. Los astrónomos se han preguntado durante mucho tiempo cuánto determina la composición de una estrella la materia prima a partir de la cual se construyen los planetas, una pregunta que es más fácil de investigar ahora que sabemos que la galaxia está repleta de exoplanetas.

"Comprender la relación entre la composición química de una estrella y sus planetas podría ayudar a arrojar luz sobre el proceso de formación planetaria, "Explicó Teske.

Por ejemplo, investigaciones anteriores indicaron que la aparición de planetas gigantes gaseosos aumenta alrededor de estrellas con una mayor concentración de elementos pesados, aquellos elementos distintos del hidrógeno y el helio. Se cree que esto proporciona evidencia de una de las principales teorías en competencia sobre cómo se forman los planetas, que propone que los planetas gigantes gaseosos se construyen a partir de la lenta acumulación de material del disco hasta que se forma un núcleo de aproximadamente 10 veces la masa de la Tierra. En este punto, el interior planetario sólido del bebé es capaz de rodearse de helio e hidrógeno, dando a luz un planeta gigante maduro.

"El trabajo anterior analizó la relación entre la presencia de planetas y la cantidad de hierro que existe en la estrella anfitriona, pero queríamos ampliar eso para incluir el contenido de elementos pesados ​​de los propios planetas, y mirar algo más que hierro, "explicó el coautor Daniel Thorngren, quien completó gran parte del trabajo como estudiante de posgrado en UC Santa Cruz y ahora está en la Université de Montréal.

Teske, Thorngren y sus colegas:Jonathan Fortney de UC Santa Cruz, Natalie Hinkel del Southwest Research Institute, y John Brewer de la Universidad Estatal de San Francisco:compararon el contenido de elementos pesados ​​a granel de 24 planetas gigantes gaseosos a la abundancia de carbono "elementos formadores de planetas", oxígeno, magnesio, silicio, planchar, y níquel en sus 19 estrellas anfitrionas. (Algunas estrellas albergan múltiples planetas).

Se sorprendieron al descubrir que no había correlación entre la cantidad de elementos pesados ​​en estos planetas gigantes y la cantidad de estos elementos formadores de planetas en sus estrellas anfitrionas. Entonces, ¿cómo pueden los astrónomos explicar la tendencia establecida de que las estrellas ricas en elementos pesados ​​son más probables? albergar planetas gigantes gaseosos?

"Desentrañar esta discrepancia podría revelar nuevos detalles sobre el proceso de formación del planeta, "explicó Fortney." Por ejemplo, ¿Qué otros factores están contribuyendo a la composición de un planeta bebé a medida que se forma? Quizás su ubicación en el disco y qué tan lejos está de cualquier vecino. Se necesita más trabajo para responder a estas preguntas cruciales ".

Una pista puede provenir de los resultados combinados de los autores que agrupan los elementos pesados ​​en grupos que reflejan sus características. Los autores vieron una correlación tentativa entre los elementos pesados ​​de un planeta y la abundancia relativa de carbono y oxígeno de su estrella anfitriona. que se denominan elementos volátiles, versus el resto de elementos incluidos en este estudio, que caen en el grupo llamado elementos refractarios. Estos términos se refieren a los puntos de ebullición bajos de los elementos (volatilidad) o sus puntos de fusión altos en el caso de los elementos refractarios. Los elementos volátiles pueden representar una composición planetaria rica en hielo, mientras que los elementos refractarios pueden indicar una composición rocosa.

Teske dijo:"Estoy emocionado de explorar más este resultado tentativo, y, con suerte, agregar más información a nuestra comprensión de las relaciones entre las composiciones de estrellas y planetas de próximas misiones como el telescopio espacial James Webb de la NASA, que podrá medir elementos en atmósferas de exoplanetas ".