Planetas gigantes podrían formarse alrededor de estrellas diminutas en unos pocos miles de años

Las estrellas de tipo M (enanas rojas) son objetos más fríos, de baja masa y baja luminosidad que constituyen la gran mayoría de las estrellas de nuestro Universo, lo que representa el 85% de las estrellas en la galaxia de la Vía Láctea solamente. En los últimos años, estas estrellas han demostrado ser un tesoro para los cazadores de exoplanetas, con múltiples planetas terrestres (también conocidos como la Tierra) confirmados alrededor de las enanas rojas más cercanas del Sistema Solar.

Pero lo que es aún más sorprendente es el hecho de que se ha descubierto que algunas enanas rojas tienen planetas que son comparables en tamaño y masa a Júpiter que las orbita. Un nuevo estudio realizado por un equipo de investigadores de la Universidad de Lancashire Central (UCLan) ha abordado el misterio de cómo podría estar sucediendo esto. En esencia, su trabajo muestra que los gigantes gaseosos solo tardan unos pocos miles de años en formarse.

El estudio, que apareció recientemente en la revista Astronomía y Astrofísicafue obra del Dr. Anthony Mercer y el Dr. Dimitris Stamatellos de la UCLan Jeremiah Horrocks el Instituto de Matemáticas, Física y Astronomía (JHI – MPA). El Dr. Mercer, Lector de Astrofísica del JHI – MPA, dirigió la investigación bajo la supervisión del Dr. Stamatellos, quien dirige el instituto “Formación estelar teórica y exoplanetas» grupo.

Planetas gigantes podrian formarse alrededor de estrellas diminutas en unos
Simulación por computadora de planetas formándose en un disco protoplanetario alrededor de una estrella enana roja. Crédito: UCLan/JHI-MPA

Juntos, estudiaron cómo podrían formarse planetas alrededor de estrellas enanas rojas para determinar qué mecanismo permitiría la formación de gigantes gaseosos supermasivos. De acuerdo con los modelos convencionales de formación de planetas, donde la acumulación gradual de partículas de polvo conduce a cuerpos progresivamente más grandes, los sistemas de enanas rojas no deberían tener suficiente masa para formar planetas tipo super-Júpiter.

Para investigar esta discrepancia, Mercer y el Dr. Stamatellos utilizaron la información del Reino Unido Investigación distribuida utilizando computación avanzada (DiRAC), que conecta instalaciones en Cambridge, Durham, Edimburgo y la Universidad de Leicester, para simular la evolución de discos protoplanetarios alrededor de estrellas enanas rojas. Estos discos giratorios de gas y polvo son comunes alrededor de todas las estrellas recién nacidas y son los que eventualmente conducen a la formación de planetas.

Lo que encontraron fue que si estos discos jóvenes son lo suficientemente grandes, pueden fragmentarse en diferentes piezas, que se fusionarían debido a la atracción gravitatoria mutua para formar planetas gigantes gaseosos. Sin embargo, esto requeriría que los planetas se formaran en unos pocos miles de años, una escala de tiempo extremadamente rápida en términos astrofísicos. Como explicó el Dr. Mercer:

“El hecho de que los planetas puedan formarse en una escala de tiempo tan corta alrededor de estrellas diminutas es increíblemente emocionante. Nuestro trabajo muestra que la formación de planetas es particularmente robusta: otros mundos pueden formarse incluso alrededor de estrellas pequeñas en una variedad de formas y, por lo tanto, los planetas pueden ser más diversos de lo que pensábamos anteriormente”.

Concepción artística de un exoplaneta del tamaño de Júpiter que orbita relativamente cerca de su estrella (también conocido como un "Júpiter caliente").  Crédito: NASA/JPL-Caltech)
Concepto artístico de un exoplaneta del tamaño de Júpiter que orbita relativamente cerca de su estrella (también conocido como «Júpiter caliente»). Crédito: NASA/JPL-Caltech)

Su investigación también indicó que estos planetas serían extremadamente calientes después de su formación, con temperaturas que alcanzarían los miles de grados en sus núcleos. Debido a que no tienen una fuente de energía interna, se debilitarían con el tiempo. Esto significa que estos planetas serían fáciles de observar en la longitud de onda infrarroja cuando aún son jóvenes, pero la ventana para la observación directa sería pequeña.

Aún así, tales planetas aún podrían observarse indirectamente en función de su efecto en su estrella anfitriona, que es como se han encontrado típicamente los planetas que orbitan estrellas enanas rojas. Esto se conoce como el método de velocidad radial (también conocido como espectroscopia Doppler), donde los cambios en los espectros de la estrella indican que se está moviendo, lo que es una indicación de que los planetas ejercen su influencia gravitatoria sobre ella. Como agregó el Dr. Stamatellos:

“Esta fue la primera vez que pudimos no solo ver la formación de planetas en simulaciones por computadora, sino también determinar sus propiedades iniciales con gran detalle. Fue fascinante descubrir que estos planetas son del tipo ‘rápido y furioso’: se forman rápidamente y son inesperadamente calientes».

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Ilustración de un artista del sistema Proxima Centauri. Proxima b in a la izquierda, mientras que Proxima C está a la derecha. Crédito: Lorenzo Santinelli

Estos resultados no son más que oportunos. Recientemente, los astrónomos detectaron un segundo planeta extrasolar alrededor de Proxima Centauri, la estrella más cercana a la nuestra. A diferencia de Próxima b, que es del tamaño de la Tierra, rocosa y orbita dentro de la zona habitable de la estrella; Se cree que Proxima c tiene 1,5 veces el tamaño de la Tierra, la mitad de la masa de Neptuno (lo que lo convierte en un mini-Neptuno) y orbita bastante fuera de la zona habitable de Proxima Centauri.

Saber que existe un posible mecanismo que permite que los gigantes gaseosos se formen alrededor de las estrellas enanas rojas nos acerca un paso más a la comprensión de estas estrellas completamente comunes, pero aún misteriosas.

Otras lecturas: UCLan, Astronomía y Astrofísica

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