¿Cómo es posible saber si un sistema planetario puede tener planetas gigantes? Un grupo de investigadores ha desarrollado una teoría que se puede utilizar para predecir si un sistema planetario podría tener planetas gigantes en las regiones más alejadas en torno a su estrella.
Cómo se determina que un sistema planetario tiene planetas gigantes
La teoría, desarrollada por los investigadores Matthias He y Lauren Weiss, se basa en utilizar dos conjuntos de datos. Si bien ambos se crean al analizar lo mismo, la manera en que lo hacen es diferente. En las búsquedas de exoplanetas se utilizan principalmente dos tipos de métodos para buscar planetas. Los tránsitos y las mediciones de velocidad radial. Los tránsitos calculan la caída en el brillo de una estrella cuando un planeta pasa por delante. Los telescopios que utilizan estos tránsitos, como Kepler, son muy buenos para encontrar planetas en movimiento rápido.
Esos planetas están en la zona interior del sistema planetario. Generalmente porque esos planetas se mueven rápidamente, por delante de la estrella, y pueden ser observados en múltiples ocasiones en una sola ventana de observación. Sin embargo, estos telescopios no son tan buenos para observar planetas con órbitas más largas, que puedan estar a una distancia superior a 1 unidad astronómica. Es decir, detectar a los equivalentes de Júpiter, Saturno o el resto del Sistema Solar exterior es mucho más complicado con esos telescopios.
Aquí es donde entran en escena las mediciones de velocidad radial. Los telescopios como el Observatorio W. M. Keck, donde se han tomado algunas de las mediciones de velocidad radial más precisas, son mucho mejores para detectar esos planetas más grandes, porque tienen un impacto muy significativo en su estrella. Las mediciones de velocidad radial permiten determinar cuánto se bambolea una estrella al verse afectada por el movimiento de un exoplaneta a su alrededor. Ni siquiera hace falta que pase por delante suyo.
La utilidad del método de velocidad radial
De hecho, si ese planeta pasa por delante de la estrella, el método no funciona. Sin embargo, si arrastra la estrella hacia un lado, es posible calcular la distancia al planeta, así como la masa que debería tener. Todo ello a partir de cuánto se mueve la estrella en torno a la que orbita. Hasta hace poco, los conjuntos de datos de tránsitos de exoplanetas y velocidad radial estaban separados. Algo que deja una laguna importante en cuanto a la comprensión de cómo ambos métodos pueden utilizarse para analizar un mismo sistema.
Por ello, los investigadores han combinado los datos de Kepler y Keck para analizar 63 sistemas de exoplanetas diferentes. La mayoría de mundos en esos sistemas se encontraron originalmente por medio del método de tránsito. Alrededor de 20 de los 177 planetas, en los sistemas analizados, se descubrieron con el método de velocidad radial. Con los datos combinados, los investigadores buscaron las posibles señales que indiquen que un sistema planetario tiene planetas gigantes a mayor distancia. Algo que no es necesariamente simple.
Los casos más obvios, como la cantidad de planetas más cercanos en un sistema, y su tamaño, no permitieron obtener muchos resultados. No hay una correlación clara entre la cifra y tamaño de los planetas interiores y la existencia de cualquier planeta exterior en el sistema. Sin embargo, sí había una correlación, estadísticamente significativa, con un aspecto menos conocido de los sistemas planetarios. La complejidad de los huecos, que mide cuánto varía el espacio entre las órbitas de los planetas de un planeta y otro.
La distancia puede ser la clave para saber si un sistema planetario tiene planetas gigantes
Un sistema con una complejidad baja tendría planetas espaciados de manera regular, mientras que un sistema con una alta complejidad tendrá sus planetas separados por distancias mucho más aleatorias. Los investigadores han determinado que una complejidad más alta aumenta enormemente la probabilidad de que haya un planeta gigante en las regiones exteriores de ese sistema. Un planeta que podría ser detectado por medio del método de velocidad radial, pero que no podría ser captado con el método de tránsito.
Uno de los aspectos negativos de este método es que, para calcular correctamente la complejidad de los huecos, solo podían analizar sistemas con tres planetas interiores (y, por tanto, al menos dos huecos entre órbitas). Eso limita la cifra total de sistemas en esa muestra de 63 a tan solo cuatro. Sin embargo, también han determinado que la misma lógica de complejidad de los huecos se aplicaba si se incluía a un gigante gaseoso en el cálculo de complejidad. Al menos para sistemas que solo tengan dos planetas en el sistema solar interior.
La significancia estadística es, de hecho, el estándar de oro para demostrar teorías científicas. Pero una muestra de cuatro sistemas es, por supuesto, algo que se puede mejorar. La síntesis de datos, tales como el trabajo realizado por estos dos investigadores es un punto excelente de partida para poder recoger más datos. Por lo que, a medida que se descubre una mayor cantidad de sistemas exoplanetarios, habrá muchas más oportunidades para demostrar esta teoría y así poder entender mejor el impacto de la de planetas gigantes en la formación de los sistemas de exoplanetas.
Estudio
El estudio es M. Ye y L. Weiss; «Inner Planetary System Gap Complexity is a Predictor of Outer Giant Planets». Puede consultarse en arXiv, en este enlace.
Referencias: Universe Today
