Un exoplaneta tan cerca de su estrella anfitriona que su superficie es probablemente un océano de magma acaba de convertirse en el caso de estudio que puede revelar cómo surgen estos mundos extremos.
los “planeta infierno” en cuestión se llama 55 Cancri e (también conocido como Janssen) y un nuevo análisis de su órbita y las órbitas de los otros exoplanetas que giran alrededor de la estrella revela que lo más probable es que Janssen se haya formado mucho más lejos de la estrella, moviéndose lentamente hacia ella con el tiempo y derritiéndose en el proceso.
“Hemos aprendido cómo este sistema de múltiples planetas, uno de los sistemas con la mayor cantidad de planetas que hemos encontrado, llegó a su estado actual”. dice la astrofísica Lily Zhao del Instituto Flatiron de Nueva York.
Todos los sistemas planetarios tienen sus peculiaridades, pero el sistema de Copérnico, ubicado a unos 41 años luz de distancia (prácticamente justo al lado), tiene algunas peculiaridades propias. Aparte de Janssen, cinco exoplanetas orbitan la estrella: Galileo, Brahe, Harriot y Lipperhey, y todos están más distantes de Copernicus que su hermano raro.
Con la órbita más cercana, Janssen gira alrededor de su estrella, llamada Copérnico (un enana naranja un poco más pequeño que el Sol), aproximadamente una vez cada 18 horas. Es 1,85 veces el radio de la Tierra y alrededor de 8 veces su masa. Eso significa que es un poco más denso que la Tierra y podría haber sido una supertierra rocosa bastante normal a una distancia mayor de su estrella.
Pero no lo es. Definitivamente no lo es.
Las temperaturas en el lado que mira hacia la estrella tienen un promedio de 2.573 Kelvin (2.300 grados Celsius, o 4.172 grados Fahrenheit), con el lado nocturno de espaldas 950 Kelvin más bajo. Eso es increíblemente caliente y absolutamente más alto que magma fundido.
Cualquiera puede adivinar cómo es Janssen por dentro, pero la investigación sugiere que su estructura interna es muy diferente a los mundos rocosos de nuestro Sistema Solar.
Estamos muy limitados en cuanto a la información que podemos recopilar sobre los exoplanetas, incluso los que están tan cerca como el sistema Copernicus, por lo que para averiguar cómo Janssen llegó hasta aquí, Zhao y su equipo comenzaron a tomar medidas en las órbitas de los cinco exoplanetas alrededor del estrella.
Ya sabíamos que la órbita de Janssen era diferente a las otras cuatro. Esto se debe a que hay dos formas principales en que podemos detectar exoplanetas en función de su efecto en su estrella anfitriona.
El primero es un tránsito, cuando el exoplaneta pasa entre nosotros y la estrella, atenuando ligeramente su luz. Una inmersión regular en la luz de las estrellas probablemente signifique un exoplaneta en órbita.
El segundo es la velocidad radial. Esto tiene que ver con la gravedad. Cada planeta que orbita alrededor de una estrella ejerce una atracción gravitatoria. La gravedad no es tan fuerte como la de la estrella, por supuesto, pero hace que la estrella se “tambalee” ligeramente en el lugar.
Esto se ve en los cambios en la longitud de onda de la luz de la estrella: se estira un poco cuando la estrella se aleja de nosotros (desplazamiento hacia el rojo) y se comprime cuando la estrella se mueve hacia nosotros (desplazamiento hacia el azul).
Los cinco exoplanetas de Copernicus fueron detectados por velocidad radial, pero las observaciones de seguimiento confirmaron que Janssen y Galileo son los únicos vistos en tránsito.
Esto significa que es posible que estos dos no estén en el mismo plano orbital que Brahe, Harriot y Lipperhey, y pases de galileo es tan tangencial que los astrónomos no han podido medir su radio y temperatura, por lo que tampoco comparte el plano orbital de Janssen.
Los investigadores extrajeron más información sobre la órbita de Janssen. A medida que una estrella gira, la luz del lado que gira hacia nosotros se comprime ligeramente, y la luz del lado que gira hacia el otro lado se estira ligeramente. Usando un nuevo y poderoso instrumento, el espectrómetro EXtreme PREcision (EXPRÉS) en el Observatorio Lowell en Arizona, el equipo pudo ver el movimiento de Janssen a través de la estrella, desde el lado azul al rojo, siguiendo su camino con alta precisión.
Esto reveló que el exoplaneta traza un camino alrededor del ecuador de la estrella. Investigaciones anteriores encontraron que el compañero binario de Copérnico, una pequeña enana roja, probablemente perturbado el sistemaempujando a los exoplanetas a un plano orbital muy inclinado desde el eje de giro de la estrella.
Zhao y sus colegas creen que una interacción entre los exoplanetas puede haber empujado a Janssen a una órbita en descomposición alrededor de la estrella, cayendo cada vez más cerca. Debido a que Copérnico está girando, se aplana ligeramente, creando una pequeña protuberancia alrededor del ecuador, donde el campo gravitatorio es más intenso. El exoplaneta, naturalmente, fue atraído hacia esta región.
Es posible que Galileo esté haciendo lo mismo en una órbita corta de 14,7 días, aunque se necesitarán más análisis para averiguarlo. (Brahe tiene una órbita de 44,4 días, Harriot 260 días y Lipperhey 5574 días).
El trabajo demuestra una forma de estudiar las historias de los exoplanetas en órbitas muy cercanas a sus estrellas.
De particular interés son los exoplanetas llamados Júpiter calientes: gigantes gaseosos con órbitas de menos de un día. Estos mundos presentan un enigma interesante ya que están demasiado cerca de sus estrellas para permitir la formación de una atmósfera densa. La migración interna es una forma en que estos abrasadores exoplanetas podrían acercarse tanto a una estrella.
Este trabajo sugiere que ese modelo podría dar en el clavo.
“La alineación espín-órbita de [Janssen] favorece teorías de migración dinámicamente suaves para planetas de período ultracorto”, los investigadores escriben“a saber, la disipación de las mareas a través de interacciones planeta-planeta de baja excentricidad y/o mareas de oblicuidad planetaria”.
La investigación ha sido publicada en Naturaleza Astronomía.