Un exoplaneta se dirige hacia una muerte inminente y ardiente

Un exoplaneta se dirige hacia una muerte inminente y ardiente

Un exoplaneta, uno de los más negros registrados en la galaxia, se dirige hacia una muerte inminente y ardiente, cuando se acerque peligrosamente a su estrella.

WASP-12b es uno de los exoplanetas más interesantes que conocemos. Orbitando una estrella enana amarilla un poco más grande que el Sol a 1.410 años luz de distancia, el planeta ultra negro es lo que se conoce como un “Júpiter caliente”, un exoplaneta gigante gaseoso con masa y tamaño similares a Júpiter, pero muy cerca de la estrella, por lo que hace un calor abrasador.

WASP-12b nunca ha estado exactamente en la posición más segura. Con un período orbital de poco más de un día, el exoplaneta gigante gaseoso está tan cerca de su estrella que una corriente constante de material se está extrayendo de su atmósfera.

Pero su muerte no será necesariamente por un sorbo estelar lento. Observaciones cuidadosas han descubierto que también se encuentra en una órbita notablemente decadente. Y, según una nueva investigación, esa órbita está decayendo un poco más rápido de lo que pensamos inicialmente.

En lugar de los 3.25 millones de años estimados inicialmente, WASP-12b cumplirá su ardiente final en solo 2.9 millones de años.

Júpiter caliente

Según los modelos actuales de formación de planetas, los Júpiter técnicamente calientes no deberían existir. Un gigante gaseoso no puede formarse tan cerca de una estrella porque la gravedad, la radiación y los vientos estelares intensos deberían evitar que el gas se aglomere. Pero existen: se han identificado varios cientos en los datos del exoplaneta.

Representación de un Júpiter caliente.

Independientemente de cómo se formen, los Júpiter calientes que están particularmente cerca de su estrella son algunos de los exoplanetas más estudiados que existen. Esto se debe a que pueden decirnos mucho sobre las interacciones de las mareas entre un planeta y una estrella.

WASP-12b se encuentra entre los Júpiter calientes más cercanos a su estrella. Y ha sido un excelente ejemplo para estudiar las interacciones de las mareas.

Fue descubierto en 2008, lo que significa que los astrónomos han podido recopilar un conjunto de datos a relativamente largo plazo; y su órbita corta significa que podemos observar muchos tránsitos. Ahí es cuando el exoplaneta pasa entre nosotros y la estrella, lo que hace que la luz de esta última se atenúe ligeramente.

La detección

Fue en 2017 cuando los astrónomos notaron algo extraño en los tránsitos de WASP-12b. Ocurrían solo una fracción de segundo cuando deberían haber sucedido, según mediciones anteriores del período orbital.

Esa ligera variación de tiempo podría haber sido el resultado del cambio de dirección de la órbita del exoplaneta, por lo que un equipo de astrónomos dirigido por Samuel Yee de la Universidad de Princeton decidió examinar de cerca no solo los tránsitos, sino también las ocultaciones, cuando el exoplaneta pasa detrás de la estrella. Si WASP-12b estaba cambiando de dirección, las ocultaciones deberían retrasarse ligeramente.

Un exoplaneta se dirige hacia una muerte inminente y ardiente
Representación artística de WASP-12b.

Un tránsito provoca una leve atenuación de la luz de la estrella; una ocultación provoca una atenuación aún más tenue. Esto se debe a que el exoplaneta, que refleja el calor y la luz de la estrella, aumenta el brillo general del sistema cuando no está detrás de la estrella.

WASP-12b es muy oscuro, ópticamente; absorbe el 94 por ciento de toda la luz que lo ilumina, haciéndolo más negro que el asfalto.

Los astrónomos creen que esto se debe a que el exoplaneta está muy caliente; a 2.600 grados Celsius (4.700 grados Fahrenheit) en su lado diurno, las moléculas de hidrógeno se descomponen en hidrógeno atómico, lo que hace que su atmósfera se comporte más como una estrella de baja masa. Pero debido a que hace tanto calor, brilla en infrarrojos.

El equipo de Yee usó el Telescopio Espacial Spitzer para tratar de observar ocultaciones. Aunque observaron la estrella, WASP 12, durante 16 períodos orbitales, solo lograron encontrar cuatro ocultas débiles en los datos. Sin embargo, fue suficiente.

Estas ocultaciones podrían coincidir con los tránsitos … y los investigadores encontraron que las ocultaciones ocurrían más rápidamente, lo que es consistente con una desintegración orbital de 29 milisegundos por año. A ese ritmo, los astrónomos calcularon que la vida útil del planeta rondaba los 3.25 millones de años.

La investigación

Ahora, un nuevo equipo de investigadores dirigido por Jake Turner de la Universidad de Cornell ha buscado signos de desintegración orbital en un conjunto de datos diferente: observaciones tomadas por el telescopio de caza de planetas de la NASA, TESS, diseñado específicamente para observar tránsitos y ocultaciones.

TESS estudió la región del cielo que incluía WASP-12 desde el 24 de diciembre de 2019 al 20 de enero de 2020. En estos datos, el equipo encontró 21 tránsitos. Las ocultaciones eran demasiado superficiales para ser detectadas individualmente, pero el equipo pudo modelarlas para encontrar el mejor ajuste para los datos de TESS.

Estos tiempos de tránsito y ocultación se combinaron con los datos anteriores para un análisis de tiempo. Y Turner y su equipo pudieron confirmar que la órbita de WASP-12b está decayendo. Pero lo está haciendo un poco más rápido de lo que pensábamos, a una velocidad de 32.53 milisegundos por año, para una vida útil total de 2.9 millones de años.

Eso suena a mucho tiempo, pero en escalas de tiempo cósmicas, es prácticamente un parpadeo. Y ha acortado drásticamente la vida útil del exoplaneta de los 10 millones de años estimados que le tomaría al planeta morir por la destrucción atmosférica.

Pero, aunque no le queda mucho tiempo de vida, estudiar WASP-12b tiene el potencial de enseñarnos mucho. Y aunque es el único exoplaneta del que tenemos pruebas sólidas de desintegración orbital, existen otros exoplanetas Júpiter calientes que se espera que muestren tasas similares de desintegración orbital.

Turner y su equipo escribieron:

“Por lo tanto, datos adicionales podrían revelar si [estos exoplanetas] de hecho exhiben una desintegración de las mareas no detectada hasta ahora o si las predicciones teóricas deben mejorarse. Se justifican las observaciones cronometradas de sistemas adicionales porque nos ayudan a comprender la formación, la evolución y el destino final de los Júpiter calientes”.

La investigación del equipo ha sido aceptada en The Astronomical Journal y está disponible en su totalidad en arXiv.

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