Los Júpiter calientes orbitan estrellas jóvenes porque las viejas ya se las comieron

Nuestro Sistema Solar es falta uno de los tipos más comunes de planetas en el universo: Júpiter calientes.

Como sugiere el nombre, estos gigantes gaseosos se parecen mucho a nuestro Júpiter en el Sistema Solar exterior, pero, en cambio, orbitan audazmente cerca de sus estrellas anfitrionas. De hecho, los Júpiter calientes giran tan cerca que el calor de la estrella infla la atmósfera del planeta a varias veces su tamaño original, mientras que fuertes vientos soplan desde el abrasador lado diurno hasta el más frío lado nocturno del planeta a miles de kilómetros por hora.

Y, según un nuevo estudio, los Júpiter calientes son mucho más comunes alrededor de estrellas más jóvenes, en parte porque no viven lo suficiente para orbitar alrededor de las más antiguas. El resultado podría arrojar luz sobre cómo se forman estos gigantes gaseosos calientes, esponjosos y extraordinariamente comunes. El astrónomo Di-Chang Chen de la Universidad de Nanjing y sus colegas publicaron su trabajo. en el diario Actas de la Academia Nacional de Ciencias.

Estadísticas abrasadoras

Chen y su equipo compararon recientemente 383 planetas gigantes que orbitan alrededor de estrellas similares a nuestro Sol. Unos 193 de esos gigantes gaseosos orbitaban lo suficientemente cerca como para contarse como Júpiter calientes (en otras palabras, un planeta al menos del tamaño de Júpiter da una vuelta completa alrededor de su estrella en diez días o menos). Los investigadores calcularon las edades de la estrella anfitriona de cada planeta, y aunque los gigantes gaseosos aparecen alrededor de estrellas de todas las edades, los Júpiter calientes, en particular, prefieren estrellas más jóvenes.

Las estrellas con Júpiter calientes son aproximadamente 2 mil millones de años más jóvenes que las estrellas con… bueno, Júpiter regulares. Y las probabilidades de encontrar un Júpiter caliente disminuyen drásticamente a medida que la estrella envejece. Esos números reflejan una realidad brutal de la vida de los planetas que eligen el camino caliente de Júpiter, ya que muchos de ellos eventualmente caen en sus estrellas cuando sus órbitas decaen.

“Debido a la desintegración de las mareas, algunos Júpiter calientes pueden inyectarse en el límite de Roche durante la vida estelar y sufrir perturbaciones por las mareas”, escriben los investigadores. El límite de Roche es lo más cerca que puede llegar un objeto de una estrella sin ser destrozado por sus fuerzas de marea. “Tal proceso podría naturalmente resultar en una frecuencia decreciente de Júpiter calientes en función de la edad, como la tendencia observada en nuestro trabajo”.

En otras palabras, es posible que las estrellas más antiguas que alguna vez tuvieron un Júpiter caliente ya se hayan comido a sus descendientes.

Pero los hallazgos del equipo también muestran por qué algunos sistemas estelares tienen gigantes gaseosos en lugares extraños. Ya sea que los Júpiter calientes se formen cerca de sus estrellas o migren desde más lejos, el equipo de Chen sugiere que tienen que formarse o migrar temprano. De lo contrario, veríamos más Júpiter calientes alrededor de estrellas más viejas que nosotros.

Este nuevo estudio proporciona a los teóricos una forma más de probar modelos de cómo se forman los planetas.

Cómo instalar un gigante gaseoso

Los científicos no están seguros (todavía) de por qué tantos gigantes gaseosos terminan tan cerca de sus estrellas, pero han reducido algunas explicaciones posibles, utilizando ejemplos como avispa-39b o 51 pegasos b.

La versión más simple es que cuando los gigantes gaseosos se fusionan a partir del disco protoplanetario de una estrella, a veces simplemente se forman. muy cerca a la estrella, pero no siempre es tan sencillo. Algunos otros Júpiter calientes pueden comenzar sus vidas como Júpiter normales que se asoman en los confines exteriores de sus sistemas estelares, pero los empujones y tirones gravitacionales de otros planetas (o incluso las corrientes en el gas alrededor de una estrella recién nacida) desplazan la órbita del planeta hacia adentro.

Este nuevo estudio dice que para que suceda cualquiera de esas cosas, los gigantes gaseosos tendrían que formarse dentro de los primeros diez millones de años de vida de la estrella. De lo contrario, el disco de gas alrededor de la estrella será devorado por los planetas o arrastrado por el viento estelar. En otras palabras, el gas tiene estar allí, ya sea proporcionando material para el creciente gigante gaseoso o proporcionando la corriente cósmica que lo acerca a su estrella. Ambos escenarios ayudan a explicar por qué los Júpiter calientes se formarían alrededor de estrellas más jóvenes en lugar de alrededor de las más viejas.

Sin embargo, existe una tercera hipótesis que explica cómo los Júpiter calientes orbitan sus estrellas, pero los datos de este estudio parecen desmentirla. Esta versión de la historia sugiere que en lugar de empujar al gigante gaseoso hacia adentro, los empujones gravitacionales empujan al planeta a una órbita que parece un óvalo largo y torcido, con un extremo mucho más cerca de la estrella que el otro. La gravedad de la estrella tira del planeta que pasa con cada vuelta que da y, finalmente, el gigante gaseoso termina atrapado en una órbita estrecha alrededor de su estrella.

Pero si ese es el caso, entonces los Júpiter calientes podrían establecerse en sus órbitas abrasadoramente cercanas en cualquier momento, lo que significa que deberíamos ver aproximadamente la misma cantidad de Júpiter calientes alrededor de estrellas de todas las edades, pero no es así. Chen y sus colegas planean utilizar sus datos para probar algunos modelos específicos de formación de planetas, que planean publicar en un próximo artículo.

Construyendo un sistema estelar es un negocio complicadopero la historia emergente de los Júpiter calientes parece demostrar que al menos una máxima popular es cierta: cuanto más grandes son, más fuerte (eventualmente) caen.