¿Qué provoca el crecimiento de los júpiteres calientes? En las últimas décadas hemos descubierto miles de exoplanetas. Entre ellos, un gran porcentaje son gigantes gaseosos que están muy cerca de sus estrellas, pero… ¿qué provoca que sean más grandes que sus equivalentes en el Sistema Solar?

El mecanismo de crecimiento de los júpiteres calientes

El crecimiento de los júpiteres calientes
  • Facebook
  • Twitter
  • Buffer
  • Pinterest
  • Gmail
  • reddit
  • LinkedIn
  • Tumblr

Concepto artístico de un planeta gigante, como Júpiter, orbitando cerca de su estrella.
Crédito: NASA/JPL-Caltech

Lejos del Sistema Solar, abundan los planetas como Júpiter y Saturno. Sin embargo, los que hemos detectado, hasta ahora, están muy cerca de sus estrellas y han resultado ser mucho más grandes que los gigantes gaseosos que conocemos. Así que los astrónomos llevan tiempo preguntándose cuál es el mecanismo que provoca ese crecimiento. Una pregunta que lleva vigente desde que se calculase el tamaño de un gigante gaseoso extrasolar en 2010.

Ahora, gracias al descubrimiento de dos planetas, en los sistemas K2-132 y K2-197, podríamos estar cerca de la respuesta. Los nombres de los sistemas están relacionados con el telescopio Kepler. Un nuevo estudio, centrado en estos dos mundos, intenta explicar cómo funciona el crecimiento de los júpiteres calientes. Denominados así por la cercanía a sus estrellas, se ha creído que el tamaño podría estar relacionado con el flujo de calor en sus atmósferas.

Se han desarrollado varios estudios intentando explicar el proceso. Sin embargo, no había medios para poder ponerlos a prueba. Más que nada, porque sería necesario esperar millones de años para poder ver cómo evoluciona un sistema planetario en particular. Algo que hace que sea muy difícil poder demostrar, o desmentir, las teorías sobre la inflación planetaria (que es como se llama al crecimiento de planetas).

La ayuda de las gigantes rojas

  • Facebook
  • Twitter
  • Buffer
  • Pinterest
  • Gmail
  • reddit
  • LinkedIn
  • Tumblr

Concepto artístico del sistema K2-132, con dos pequeñas ilustraciones de la estrella, y el planeta, durante la secuencia principal y la fase de gigante roja.
Crédito: Karen Teramura/UH IfA

Así que, para evitar esta dificultad, un grupo de investigadores ha decidido recurrir a los datos del telescopio Kepler. En concreto, a los obtenidos durante su misión K2. El objetivo era encontrar júpiteres calientes alrededor de estrellas gigantes rojas. Como quizá sepas, son estrellas que han abandonado la secuencia principal y han entrado en la fase de gigante roja. Es un período caracterizado por una expansión gigantesca y una reducción de la temperatura en superficie.

El resultado es que las gigantes rojas pueden alcanzar a los planetas que orbiten demasiado cerca. Mientras, los mundos que eran muy lejanos, pasaran a encontrarse en una órbita muy cercana de la estrella moribunda. Este mismo escenario, de hecho, es el que creemos que le podría esperar al Sol al final de su vida. Así que el estudio de estos objetos nos puede ser de gran ayuda para comprender mejor la evolución del propio Sistema Solar.

Una teoría, planteada por Eric Lopez (un miembro del Directorado de Ciencia y Exploración de la NASA) plantea lo siguiente: los júpiteres calientes que orbiten una gigante roja deberían inflarse si el proceso dominante, a la hora de inflar planetas, es la energía emitida directamente por la estrella en torno a la que giran. Así que los investigadores se pusieron manos a la obra en busca de objetivos que les pudiesen servir.

El crecimiento de los júpiteres calientes a través de dos planetas

  • Facebook
  • Twitter
  • Buffer
  • Pinterest
  • Gmail
  • reddit
  • LinkedIn
  • Tumblr

Concepto artístico de un Júpiter caliente.
Crédito: ESA/C. Carreau

En esa búsqueda encontraron dos planetas: K2-132b y K2-97b. Ambos son casi idénticos en cuanto a período orbital, tardando unos 9 días en dar una vuelta alrededor de sus estrellas. También tienen radios y masas muy similares. Por sus observaciones, han calculado que el radio de ambos planetas es un 30% mayor que el de Júpiter. Además, por las observaciones del Observatorio W.M. Keck, en Hawái, mostraron que solo tienen la mitad de la masa que el gigante del Sistema Solar.

Después, el equipo utilizó modelos para monitorizar la evolución de los planetas y sus estrellas a lo largo del tiempo. De esta manera, podían calcular cuánto calor absorben los planetas de sus astros. A medida que se transfería desde las capas exteriores al interior, los planetas aumentaban de tamaño y disminuían en densidad. Los resultados indicaban que, aunque los planetas seguramente necesitaban ese aumento de radiación para inflarse, la cantidad recibida era menor de lo esperado.

Aunque es un estudio limitado, lo cierto es que encaja con la teoría de que el crecimiento de los júpiteres calientes tiene que ver con el calor de las estrellas en torno a las que se encuentran. Es algo que se ve reforzado por otras pistas. Algunas apuntan a que la radiación estelar es todo lo que los gigantes gaseosos necesitan para cambiar significativamente de tamaño y densidad. Estos mismos efectos, probablemente, tendrán lugar en el Sistema Solar cuando el Sol entre en fase de gigante roja, en 4.500 millones de años.

Los júpiteres calientes y el futuro del Sol

  • Facebook
  • Twitter
  • Buffer
  • Pinterest
  • Gmail
  • reddit
  • LinkedIn
  • Tumblr

Concepto artístico del júpiter caliente NGTS-1b.
Crédito: University of Warwick/Mark Garlick.

De ahí que este estudio sea muy interesante. La observación de estas gigantes rojas, y los cambios que están experimentando sus planetas, ayudarán a entender mejor qué es lo que pasará en el Sistema Solar. A fin de cuentas, observando la evolución estelar y sus efectos en planetas de otros mundos, podremos sacar nuestras propias conclusiones sobre el efecto que tendrá esa misma etapa en nuestro pequeño vecindario cósmico.

Los astrónomos podrán, de esta manera, determinar cómo afectará la evolución del Sol a la Tierra. Desde cómo cambiará su atmósfera a los efectos que tendrá en los océanos y en la vida del planeta. De momento, no se puede determinar con total certeza que el crecimiento de los júpiteres calientes se deba solo a la radiación emitida por sus estrellas. Habrá que realizar más observaciones en el futuro para saberlo.

También continuarán las observaciones de K2-132 y K2-97, pero en esta ocasión será con el Telescopio Spitzer. Además, la búsqueda de planetas en torno a gigantes rojas irá a más en los próximos años, con el lanzamiento de los telescopios TESS (en 2018) y James Webb, que será lanzado en 2019, a menos que su lanzamiento vuelva a retrasarse. Además, la misión K2 del telescopio Kepler seguirá activa durante, al menos, un año más.

El estudio es Samuel K. Grunblat, D. Huber, E. Gaidos et al.; «Seeing Double with K2: Testing Re-inflation with Two Remarkably Similar Planets around Red Giant Branch Stars». Publicado en la revista The Astrophysical Journal el 27 de noviembre de 2017. Puede ser consultado en este enlace de arXiv.

Referencias: Universe Today