Los astrónomos acaban de encontrar una bala de cañón cósmica.
Alrededor de una estrella a unos 730 años luz de distancia, orbita un exoplaneta del tamaño de Júpiter, pero con una densidad que aturde la mente. Los astrónomos han determinado que el mundo, llamado TOI-4603b, tiene una masa de casi 13 Júpiter.
Eso significa que es casi 3 veces la densidad de la Tierra y un poco más de 9 veces la densidad de Júpiter. Y es muy tierno con su estrella, con una órbita estrecha de solo 7,25 días.
Esto lo coloca en una categoría pequeña pero significativa de mundos que desafían nuestra comprensión de la formación y evolución planetaria. Este descubrimiento, aceptado para su publicación en Astronomy & Astrophysics Letters, está disponible en el servidor de preimpresión arXiv.
“Es uno de los planetas gigantes en tránsito más masivos y densos que se conocen hasta la fecha”. escribir un equipo de astrónomos dirigido por Akanksha Khandelwal del Laboratorio de Investigación Física en India, “y una valiosa adición a la población de menos de cinco planetas gigantes masivos cercanos en el planeta de gran masa y la región de superposición de enanas marrones de baja masa que se requiere además para comprender los procesos responsables de su formación”.
Teóricamente, hay un límite en la cantidad de masa que puede tener un planeta. Esto se debe a que, por encima de cierto límite crítico, la temperatura y la presión ejercidas sobre el núcleo son suficientes para iniciar la fusión nuclear, el proceso de juntar átomos para crear elementos más pesados.
Para una estrella, la masa mínima a la que se inicia este proceso es de unos 85 Júpiter; en ese punto, los átomos de hidrógeno comienzan a fusionarse en helio.
Se cree que el límite de masa superior para un planeta es alrededor 10 a 13 Júpiter. Y los objetos que se extienden a ambos lados del espacio entre ellos se conocen como enanas marrones. Estos no tienen suficiente masa para la fusión de hidrógeno; sin embargo, sus núcleos pueden fusionar deuterio, un isótopo pesado de hidrógeno que no necesita tanto calor ni presión.
Las estrellas se forman de arriba hacia abajo, cuando un grupo denso en una nube molecular colapsa bajo la gravedad para formar una protoestrella. Luego, la estrella crece absorbiendo material de la nube que la rodea, que se organiza en un disco.
El polvo y el gas que quedan después de este proceso forman planetas, que comienzan de abajo hacia arriba a medida que los fragmentos de escombros comienzan a pegarse, y finalmente forman grupos que se convierten en planetas.
Se cree que las enanas marrones se forman como estrellas, a partir de un grupo de nubes moleculares que colapsan bajo la gravedad. Por lo general, se encuentran orbitando estrellas a una separación bastante amplia, con un mínimo de cinco unidades astronómicas (UA), que es cinco veces la distancia entre la Tierra y el Sol.
Los astrónomos creen que se forman de manera similar a las estrellas, colapsando de un grupo de material en una nube, y hay un notable “desierto” de enanas marrones con órbitas cercanas.
TOI-4603b se detectó por primera vez en los datos del telescopio espacial cazador de exoplanetas de la NASA tess
El equipo siguió buscando mediciones de velocidad radial. Esa es la cantidad en la que la gravedad de un exoplaneta mueve su estrella anfitriona, ya que los dos cuerpos orbitan un centro de gravedad mutuo. Si conoce la masa de la estrella, puede calcular la masa del exoplaneta calculando cuánto se mueve la estrella.
Así es como los investigadores derivaron una masa para TOI-4603b de 12,89 veces la masa de Júpiter. La combinación de eso con el radio del objeto permitió al equipo llegar a una densidad promedio de 14,1 gramos por centímetro cúbico. La densidad de la Tierra, por contexto, es de 5,51 gramos por centímetro cúbico. el de Júpiter es de 1,33 gramos por centímetro cúbico. El plomo tiene una densidad de 11,3 gramos por centímetro cúbico.
Eso no es del todo extraño, para una enana marrón, que en promedio es alrededor 0,83 veces el radio de Júpiter; una enana marrón, con un radio 0,87 veces el de Júpiter, tiene una masa de alrededor 61.6 Júpiter, Por ejemplo. Estas cosas pueden volverse mucho más densas que TOI-4603b.
TOI-4603b cumple con la mayoría de los criterios para ser clasificado como un exoplaneta, y así es como lo han llamado Khandelwal y sus colegas. Pero está justo en la cúspide del límite de masa de las enanas marrones, lo que significa que podría ser un mundo importante para comprender cómo se forman las enanas marrones y los planetas gigantes, y cómo evoluciona su relación con sus estrellas.
Por ejemplo, el exoplaneta tiene una órbita que es significativamente ovalada o excéntrica, lo que sugiere que todavía se está asentando en él. Y la estrella también tiene una compañera enana marrón, que orbita alrededor de 1,8 unidades astronómicas, que podría haber interactuado gravitacionalmente con TOI-4603b. Estas pistas sugieren que el exoplaneta está migrando más cerca de la estrella desde una posición más distante.
Un objeto similar es un mundo llamado HATS-70b, que con 12,9 veces la masa de Júpiter y 1,384 veces su radio, es menos denso que TOI-4603b, pero similarmente cercano a su estrella, y también muestra signos de migración.
“Detección de tales sistemas”, los investigadores escribir“nos ofrecerá obtener información valiosa sobre los mecanismos de gobierno de los planetas masivos y mejorar nuestra comprensión de sus mecanismos dominantes de formación y migración”.
La investigación ha sido aceptada en Letras de astronomía y astrofísicay está disponible en arXiv.