Señales de exoplanetas gigantes.

A la caza de exoplanetas gigantes, buscando discos de escombros.
La representación de este artista muestra un exoplaneta gigante que hace que pequeños cuerpos colisionen en un disco de polvo. Un estudio en el diario astronómico encuentra que los exoplanetas gigantes con las órbitas del largo-período son más probables ser encontrados alrededor de las estrellas jovenes que tienen un disco del polvo y de los escombros que esos sin los discos. El estudio se centró en los planetas más de cinco veces la masa de Júpiter. Los astrónomos están llevando a cabo la mayor encuesta hasta la fecha de las estrellas con discos polvorientos de escombros, y encontrando la mejor evidencia de que los planetas gigantes son responsables de mantener ese material bajo control. Crédito: NASA/JPL-Caltech/T. Pyle (IPAC).

No hay un mapa estelar que nos muestre todos los miles de millones de exoplanetas que se esconden en nuestra galaxia, están tan distantes y débiles en comparación con sus estrellas que es difícil encontrarlos. Ahora, los astrónomos que buscan nuevos mundos han establecido una posible señal para exoplanetas gigantes.

Telescopio espacial Spitzer.
Crédito: NASA



Un nuevo estudio encuentra que los exoplanetas gigantes que orbitan lejos de sus estrellas son más probables encontrarse alrededor de estrellas jóvenes que tienen un disco de polvo y escombros que aquellos sin discos. El estudio, publicado en The Astronomical Journal, se centró en los planetas con más de cinco veces la masa de Júpiter. Este estudio es el más grande hecho hasta la fecha de estrellas con discos de escombros polvorientos y ha encontrado la mejor evidencia sin embargo que los planetas gigantes son responsables de guardar ese material en órbita.

"Nuestra investigación es importante para la forma en que las futuras misiones planifiquen qué estrellas observar", dijo Tiffany Meshkat, autora principal y asistente de investigación en el IPAC / Caltech en Pasadena, California. Meshkat trabajó en este estudio como investigador postdoctoral en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena. "Muchos planetas que se han encontrado a través de imágenes directas han estado en sistemas que tenían discos de desechos y ahora sabemos que el polvo podría ser indicador de mundos no descubiertos".

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

Observatorio W. M. Keck en Hawai.


Los investigadores combinaron datos de 130 sistemas de una sola estrella con discos de desechos detectados por el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA y los compararon con 277 estrellas que no parecen alojar discos. Los dos grupos de estrellas tenían entre unos millones y mil millones de años. De las 130 estrellas, 100 fueron escaneadas previamente para exoplanetas. Como parte de este estudio, los investigadores siguieron los otros 30 utilizando el Observatorio W. M. Keck en Hawai y el Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral en Chile. No detectaron nuevos planetas en esos 30 sistemas, pero los datos adicionales ayudaron a caracterizar la abundancia de planetas en sistemas con discos.

La investigación no resuelve directamente por qué los exoplanetas gigantes causan la formación de discos de desechos. Los autores del estudio sugieren que la gravedad masiva de los planetas gigantes hace que los pequeños cuerpos llamados planetesimales choquen violentamente, en lugar de formar planetas apropiados y permanecer en órbita como parte de un disco.

Platafroma del VLT con los cuatro ATs.
Crédito: ESO.


"Es posible que no encontremos planetas pequeños en estos sistemas porque, desde el principio, estos cuerpos masivos destruyeron los bloques de construcción de planetas rocosos, enviándolos a romperse entre sí a altas velocidades en lugar de combinarse suavemente", dijo el co-autor Dimitri Mawet , un profesor asociado de Caltech de la astronomía y un investigador científico superior del JPL.

Por otro lado, 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 gaseosos responsables de fabricar "cinturones de escombros", el cinturón de asteroides entre Marte y Júpiter, formado por Júpiter, y el Cinturón de Kuiper, formado por Neptuno. Muchos de los sistemas estudiados por Meshkat y Mawet también tienen dos cinturones, pero también son mucho más jóvenes que los nuestros de hasta mil millones de años, en comparación con la edad actual de nuestro sistema de 4.5 billones de años. La juventud de estos sistemas explica en parte por qué contienen mucho más polvo que son el resultado de las colisiones de cuerpos pequeños - que el nuestro.

Alrededores de Beta Pictoris.
Crédito: ESO/ DSS2.
Un sistema discutido en el estudio es Beta Pictoris, que ha sido capturada directamente en imágenes de telescopios terrestres. Este sistema tiene un disco de desechos, cometas y un exoplaneta confirmado. De hecho, los científicos predijeron la existencia de este planeta mucho antes de que fuera confirmado, basado en la presencia y estructura del disco prominente.

En un escenario diferente, la presencia de dos cinturones de polvo en un solo disco de desechos sugiere que hay probablemente más planetas en el sistema cuya gravedad mantiene estas correas, como es el caso en el sistema HR8799 de cuatro planetas gigantes. Las fuerzas gravitacionales de planetas gigantes empujan a cometas hacia dentro de la estrella, lo que podría imitar el período de la historia de nuestro sistema solar hace unos 4 mil millones de 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 pequeños cuerpos en los cinturones de Kuiper y asteroides que vemos hoy. Cuando el Sol era joven, habría habido mucho más polvo en nuestro sistema solar también.

"Al mostrar a los astrónomos que 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 los descubrimientos futuros", dijo Karl Stapelfeldt de JPL, jefe científico de la NASA Exoplanet Exploration Program Office. -autor.

Crédito:
NASA/JPL-Caltech

Publicado en Spitzer el 11 de octubre del 2.017.

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