Develando el futuro de los exoplanetas de periodo ultra corto

Las últimas décadas de exploración del espacio, y en particular “la caza de exoplanetas”; es decir, la búsqueda de planetas orbitando otras estrellas distintas al Sol, nos ha provisto de un panorama, si bien no completo, bastante amplio para comprender las rutas evolutivas que condujeron a las arquitecturas actuales de nuestro sistema planetario y al de otros sistemas descubiertos. A la fecha, se ha confirmado el descubrimiento de 4715 exoplanetas pertenecientes a 3247 sistemas planetarios, y hay aproximadamente cerca de 5900 planetas esperando a ser confirmados.

Curiosamente, la arquitectura de nuestro Sistema Solar parece distar mucho de las configuraciones halladas en otros sistemas del vecindario galáctico; por ejemplo, se ha descubierto una proporción significativamente alta de planetas masivos tipo Júpiter que orbitan en regiones muy cercanas a la estrella, donde, en teoría, no deberían estar, pues los modelos de formación planetaria indican que éstos se forman en las regiones más periféricas del disco protoplanetario, donde los elementos volátiles que los componen son más abundantes.

Cabe señalar que la aparente sobreabundancia de estos planetas está relacionada con un sesgo de observación: la sensibilidad de los dispositivos empleados en la detección de exoplanetas es limitada, pudiendo reconocer con mayor facilidad -por ahora- solo aquellos exoplanetas más notorios; es decir, grandes planetas (en masa y tamaño) orbitando muy cerca a su estrella. Estas características le garantizan eclipsar una gran área del disco estelar en los tránsitos, además de darle una buena sacudida gravitacional a la estrella que podemos detectar al medir la velocidad radial estelar. En cualquier caso, esta población plantea importantes cuestionamientos sobre cómo se logran estas arquitecturas, y cuál será el destino de estos exoplanetas de periodo muy corto.

Precisamente, una reciente investigación liderada por el candidato a doctor Jaime Andrés Alvarado Montes del Centre for Astronomy, Astrophysics and Astrophotonics, Macquarie University en Australia, y en la que participa Mario Sucerquia, investigador postdoctoral FONDECYT del Núcleo Milenio de Formación Planetaria (adscrito a la Universidad de Valparaíso en Chile), ha estudiado la suerte que corren una subcategoría de éstos planetas anómalos conocida como “planetas de periodo ultracorto” (USP, por sus siglas en inglés). Estos planetas orbitan su estrella en tiempos inferiores a un día terrestre en órbitas casi circulares, además de posiblemente estar bloqueados por mareas; es decir, siempre mostrando la misma cara a la estrella a lo largo de su órbita, tal y como lo hace nuestra Luna con respecto a la Tierra.

El estudio, que ha sido recientemente aceptado para publicación en la prestigiosa revista inglesa Monthly Notices of the Royal Society (MNRAS), actualiza los modelos preexistentes que describen la interacción de marea entre el planeta y la estrella. Esta investigación estudia la fuerza que genera la deformación mutua que experimentan los cuerpos a consecuencia de su interacción gravitatoria, a medida que estos rotan, se trasladan y, por supuesto, envejecen, con el fin de evaluar la tasa a la que las órbitas de los USP se encogen hasta ser engullidos por sus propias estrellas.

Según Alvarado-Montes, líder del proyecto, “el modelamiento de la tasa a la que migran los exoplanetas considerando la mayor cantidad de fenómenos estelares y planetarios involucrados, tales como los cambios en la tasa de rotación del planeta, la eficiencia en la disipación de la energía asociada a la deformaciones mutuas inducidas, el frenado magnético de la rotación estelar, así como la pérdida de momento angular debido a la eyección de masa nos dota de mejores modelos predictivos que nos permitan conocer el destino de esos exoplanetas”.

“Desde hace algún tiempo disponemos de magníficos instrumentos observacionales que han estado monitoreando a lo largo de décadas a algunos de estos exoplanetas, tomando medidas de las variaciones de sus periodos orbitales. Estas medidas, a través de modelos como los presentados en esta investigación, pueden revelar de forma indirecta la estructura interior de los planetas y las estrellas, así como mostrar detalles del funcionamiento de los mecanismos involucrados en el fenómeno de la migración planetaria”, agrega Mario Sucerquia.

En particular, el trabajo presentado predice el desplazamiento progresivo de la periodicidad del tránsito de dos exoplanetas masivos de periodo ultracorto,  WASP 19b y NGTS 10b, objetos que orbitan a su estrella una vez cada aproximadamente 20 horas. Estos períodos indican que están situados a distancias muy próximas a su estrella, por lo que sus temperaturas superficiales son extremadamente altas. El modelo aplicado a estos sistemas predice una mayor tasa de migración orbital para el primero y menor para el segundo, cuando se las compara con investigaciones previas similares. Estas predicciones podrían ser corroboradas durante la década en curso.

El estudio en cuestión es parte de un gran proyecto en el que participan investigadores de Australia, Francia, Colombia, Argentina y Chile. El objetivo es estudiar el fenómeno de las mareas gravitacionales en sistemas planetarios, fenómeno que no solo afecta a los planetas y su estrella, sino que también concierne a sus posibles lunas y sistemas de anillos. Los autores de la investigación indican que los estudios desarrollados hasta el momento demuestran que las mareas pueden modificar significativa o radicalmente la arquitectura y los posibles destinos de los sistemas planetarios. “Además, este tipo de estudios puede ayudarnos a entender el futuro de planetas como Júpiter en nuestro Sistema Solar, ya que cuando el Sol aumente su tamaño en las etapas finales de su vida, las interacciones de marea con Júpiter serán mucho más intensas, afectando así su destino y la posible habitabilidad de sus lunas”, indica Alvarado-Montes.

Publicación científica

La imagen que ilustra la nota corresponde a una impresión artística de WASP-19b  (M. Kornmesser / ESO)

Redacción nota de prensa: Mario Sucerquia, NPF / IFA