Los cuatro planetas del sistema estelar Kepler-223 parecen tener poco en común con los planetas del propio sistema solar de la Tierra. Y, sin embargo, un nuevo estudio muestra que el sistema Kepler-223 está atrapado en una configuración orbital que Júpiter, Saturno,Urano y Neptuno pueden haber estallado en la historia temprana del sistema solar.
Los cuatro planetas hinchados y gaseosos son mucho más masivos que la Tierra y orbitan extremadamente cerca de su estrella más cercana, más cerca de lo que Mercurio está de nuestro Sol. Sus órbitas también están unidas en un patrón preciso, lo que plantea la cuestión de silos gigantes gaseosos en nuestro sistema solar escaparon de alguna manera a una configuración similar en el pasado distante.
"Exactamente cómo y dónde se forman los planetas es una pregunta destacada en la ciencia planetaria", dijo el autor principal del estudio, Sean Mills, un estudiante graduado en astronomía y astrofísica en la Universidad de Chicago. "Nuestro trabajo esencialmente prueba un modelo para la formación de planetaspara un tipo de planeta que no tenemos en nuestro sistema solar "
Debido a que la configuración orbital es muy diferente a la de nuestro sistema, dijo Mills, hay un gran debate sobre cómo se forman esos planetas, cómo llegaron allí y por qué el sistema de la Tierra resultó como lo hizo.
Mills y sus colaboradores utilizaron datos de brillo del telescopio Kepler de la NASA para analizar cómo los cuatro planetas bloquean la luz de las estrellas y cambian las órbitas del otro, deduciendo así los tamaños y masas de los planetas. El equipo realizó simulaciones numéricas de la migración planetaria que generan la corriente de este sistemaarquitectura, similar a la migración sospechada para los gigantes gaseosos del sistema solar. Estos cálculos se describen en la edición en línea anticipada del 11 de mayo de Naturaleza .
La configuración orbital del sistema solar parece haber evolucionado desde su nacimiento hace 4.600 millones de años. Sin embargo, los cuatro planetas conocidos del sistema Kepler-223 mucho más antiguo, han mantenido una configuración orbital durante mucho más tiempo.
Los planetas de Kepler-223 son mucho más grandes que la Tierra, probablemente consisten en un núcleo sólido y una envoltura de gas, y orbitan su estrella en períodos que van desde solo siete a 19 días. Los astrónomos llaman a estos planetas sub-Neptunes.son los tipos de planetas más comunes conocidos en la galaxia.
Los planetas de Kepler-223 también están en resonancia. Los planetas están en resonancia cuando, por ejemplo, cada vez que uno de ellos orbita su sol una vez, el siguiente gira dos veces. Las lunas de Júpiter, donde se descubrió el fenómeno, muestran resonancia.
Los dos planetas más internos de Kepler-223 están en una resonancia 4: 3. El segundo y el tercero están en una resonancia 3: 2, y el tercero y el cuarto están en una resonancia 4: 3. Los astrónomos han visto sistemas extrasolares que contienen dos o tresplanetas en resonancia, pero no cuatro.
"Este es el ejemplo más extremo de este fenómeno", dijo el coautor del estudio Daniel Fabrycky, profesor asistente de astronomía y astrofísica en UChicago.
escenarios de formación
El sistema Kepler-223 proporciona escenarios alternativos de cómo se forman y migran los planetas en un sistema planetario que es diferente al nuestro, dijo el coautor del estudio Howard Isaacson, astrónomo investigador de la Universidad de California, Berkeley, y miembro delEquipo de búsqueda de Planet de California.
"Los datos de Kepler y el Telescopio Keck fueron absolutamente críticos a este respecto", dijo Isaacson. Gracias a las observaciones de Kepler-223 y otros sistemas exoplanetarios, "ahora sabemos de sistemas que son diferentes al sistema solar del sol, con Júpiter caliente, planetas más cercanos que Mercurio o entre el tamaño de la Tierra y Neptuno, ninguno de los cuales vemos en nuestro sistema solar. Otros tipos de planetas son muy comunes ".
Algunas etapas de la formación de planetas pueden involucrar procesos violentos, pero durante otras etapas, los planetas pueden evolucionar a partir de discos gaseosos de una manera suave y gentil, que es probablemente lo que hicieron los planetas sub-Neptuno de Kepler-223, dijo Mills.
"Creemos que dos planetas migran a través de este disco, se atascan y luego continúan migrando juntos; encontrar un tercer planeta, quedarse atascado, migrar juntos; encontrar un cuarto planeta y quedarse atascado", explicó Mills.
Ese proceso difiere completamente del que los científicos creen que condujo a la formación de la Tierra, Mercurio, Venus y Marte, que probablemente se formaron en sus ubicaciones orbitales actuales.
La Tierra se formó a partir de cuerpos del tamaño de Marte o de la luna golpeándose juntos, dijo Mills, un proceso violento y caótico. Cuando los planetas se forman de esta manera, sus períodos orbitales finales no están cerca de una resonancia.
movimiento sustancial
Pero los científicos sospechan que los planetas más grandes y distantes del sistema solar de hoy en día, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno, se movieron sustancialmente durante su formación. Es posible que hayan quedado sin resonancias que alguna vez se parecieron a las de Kepler-223, posiblemente después de interactuar con numerosos asteroides y pequeños planetas planetesimales.
"Estas resonancias son extremadamente frágiles", dijo Fabrycky. "Si los cuerpos volaran y se golpearan, entonces habrían desalojado a los planetas de la resonancia". Pero los planetas de Kepler-223 de alguna manera lograron esquivar esta dispersión de cuerpos cósmicos.
Otros procesos, incluidas las fuerzas de marea que flexionan los planetas, también pueden causar separación por resonancia.
"Muchos de los sistemas de múltiples planetas pueden comenzar en una cadena de resonancias como esta, frágil como es, lo que significa que esas cadenas generalmente se rompen en escalas de tiempo largas similares a las inferidas para el sistema solar", dijo Fabrycky.
Los colaboradores de Mills y Fabrycky's Berkeley pudieron determinar el tamaño y la masa de la estrella haciendo mediciones precisas de su luz utilizando el espectrómetro Eschelle de alta resolución en el telescopio Keck I de 10 metros sobre Mauna Kea en Hawai.
"El espectro reveló una estrella muy similar en tamaño y masa al sol pero mucho más antigua, más de seis mil millones de años", dijo Isaacson. "Necesita saber el tamaño exacto de la estrella para poder hacer la dinámicay análisis de estabilidad, que implican estimaciones de las masas de los planetas ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Chicago . Original escrito por Steve Koppes. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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