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Gigantescos cazadores de exoplanetas: Busca discos de escombros

This artist's rendering shows a large exoplanet causing small bodies to collide in a disk of dust.
El renderizado de este artista muestra un gran exoplaneta causando que los cuerpos pequeños colisionen en un disco de polvo. Crédito: NASA/JPL-Caltech

No hay ningún mapa que muestre todos los billones de exoplanetas escondidos en nuestra galaxia--son tan distantes y débiles en comparación con sus estrellas, es difícil encontrarlos. Ahora, los astrónomos que buscan nuevos mundos han establecido una posible señal para los exoplanetas gigantes.

Un nuevo estudio encuentra que los exoplanetas gigantes que orbitan lejos de sus estrellas son más propensos a ser encontrados alrededor de estrellas jóvenes que tienen un disco de polvo y escombros que los que no tienen discos. El estudio, publicado en la Revista Astronómica, se centró en los planetas más de cinco veces la masa de Júpiter. Este estudio es el más grande hasta la fecha de estrellas con los discos polvorientos de la ruina, y ha encontrado la mejor evidencia todavía que los planetas gigantes son responsables de guardar ese material en cheque.

"Nuestra investigación es importante para la forma en que las futuras misiones planearán qué estrellas observar", dijo Tiffany Meshkat, autora principal y científica Asistente de investigación en IPAC/Caltech en Pasadena, California. Meshkat trabajó en este estudio como investigador posdoctoral en el Laboratorio de Propulsión de Jet de la NASA en Pasadena. "Muchos planetas que han sido encontrados a través de imágenes directas han estado en sistemas que tenían discos de escombros, y ahora sabemos que el polvo podría ser indicadores de mundos no descubiertos".

Los astrónomos encontraron que la probabilidad de encontrar planetas gigantes de largo periodo es nueve veces mayor para las estrellas con discos de escombros que estrellas sin discos. La estudiante de licenciatura de Caltech, Marta Bryan, realizó el análisis estadístico que determinó este resultado.

Los investigadores combinaron datos de 130 sistemas de una sola estrella con discos de escombros detectados por el telescopio espacial Spitzer de la NASA, y los compararon con 277 estrellas que no parecen hospedar discos. Los dos grupos estelares tenían entre unos pocos millones y 1 mil millones de años de antigüedad. De las 130 estrellas, 100 fueron escaneadas previamente para exoplanetas.
Como parte de este estudio, los investigadores siguieron los otros 30 usando el Observatorio Keck de la W. m. en Hawai y el telescopio Europeo de gran tamaño del Observatorio Austral en Chile. No detectaron ningún nuevo planeta en esos 30 sistemas, pero los datos adicionales ayudaron a caracterizar la abundancia

La investigación no resuelve directamente por qué los exoplanetas gigantes causarían que los discos de escombros se formaran. Los autores del estudio sugieren que la gravedad masiva de los planetas gigantes hace que los cuerpos pequeños llamados planetesimales colisionen violentamente, en lugar de formar planetas apropiados, y permanecen en órbita como parte de un disco.

"Es posible que no encontremos pequeños planetas en estos sistemas porque, al principio, estos cuerpos masivos destruyeron los bloques de construcción de los planetas rocosos, enviándolos chocando entre sí a altas velocidades en lugar de combinar suavemente", dijo el coautor Dimitri Mawet, un Profesor asociado de Caltech de Astronomía y un investigador senior de JPL.

Por otra parte, los exoplanetas gigantes son más fáciles de detectar que los planetas rocosos, y es posible que haya algunos en estos sistemas que aún no se han encontrado.

Nuestro propio sistema solar es el hogar de gigantes de gas responsables de hacer "Cinturones de Escombros"-el cinturón de asteroides entre Marte y Júpiter, en forma de Júpiter, y el cinturón de Kuiper, formado por Neptuno. Muchos de los sistemas Meshkat y Mawet estudiados también tienen dos cinturones, pero también son mucho más jóvenes que los nuestros-hasta 1 mil millones años de edad, en comparación con la actual edad de nuestro sistema de 4,5 mil millones de años. La juventud de estos sistemas explica en parte por qué contienen mucho más polvo--resultante de las colisiones de cuerpos pequeños--que los nuestros.

Un sistema que se discute en el estudio es beta Pictoris, que ha sido directamente imagen de los telescopios basados en Tierra. Este sistema tiene un disco de escombros, cosidos y un exoplaneta confirmado. De hecho, los científicos predijeron la existencia del planeta mucho antes de que se confirmara, basándose en la presencia y estructura del disco prominente.

En un escenario diferente, la presencia de dos cinturones de polvo en un solo disco de escombros sugiere que hay probablemente más planetas en el sistema cuya gravedad mantiene estos cinturones, como es el caso en el sistema HR8799 de cuatro planetas gigantes. Las fuerzas gravitacionales de los planetas gigantes empujan los cometas hacia el interior hacia la estrella, lo que podría imitar el período de la historia de nuestro sistema solar hace unos 4 mil millones años conocido como el bombardeo pesado tardío. Los científicos piensan que durante ese período, la migración de Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno desvió el polvo y los cuerpos pequeños en el Kuiper y los cinturones de asteroides que vemos hoy. Cuando el Sol era joven, habría habido mucho más polvo en nuestro sistema solar también.

"Al mostrar a los astrónomos donde futuras misiones como el telescopio espacial James Webb de la NASA tienen su mejor oportunidad de encontrar exoplanetas gigantes, esta investigación allana el camino a futuros descubrimientos", dijo Karl Stapelfeldt de JPL, científico jefe del exoplaneta de la NASA Oficina del programa de exploración y coautor del estudio.

News Media Contact
Elizabeth Landau
Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, CA
818-354-6425
elizabeth.landau@jpl.nasa.gov

Traducción: El Quelonio Volador
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