El exoplaneta HD 80606b cada 111 días se acerca mucho a su estrella alcanzando 1.100 grados Celsius
La última década ha visto un filón de descubrimientos de exoplanetas. Se han confirmado hasta el momento cerca de 2.000 exoplanetas - planetas fuera de nuestro sistema solar -, y se han identificado más de 5.000 candidatos a exoplanetas. Muchos de estos mundos exóticos pertenecen a una clase conocida como "Júpiter calientes". Estos son gigantes gaseosos como Júpiter, pero mucho más calientes, con órbitas que los llevan febrilmente cerca de sus estrellas.
En un primer momento, los Júpiter calientes fueron considerados excéntricos, ya que no tenemos nada parecido en nuestro propio sistema solar. Pero a medida que fueron encontrados más, además de muchos otros planetas más pequeños que orbitan muy cerca de sus estrellas, nuestro sistema solar comenzó a parecer como el realmente desajustado.
"Pensamos que nuestro sistema solar era normal, pero eso no es tanto el caso", dijo el astrónomo Greg Laughlin de la Universidad de California, Santa Cruz, co-autor de un nuevo estudio del telescopio espacial Spitzer de la NASA que investiga la formación de Júpiter calientes.
Tan común como los Júpiter calientes son ahora conocidos por ser, todavía están envueltos en el misterio. ¿Cómo se formaron estos enormes orbes, y cómo terminan de manera sorprendentemente cerca de sus estrellas?
El telescopio Spitzer encontró nuevas pistas mediante la observación de un Júpiter caliente conocido como HD 80606b, situada a 190 años luz de la Tierra. Este planeta es muy raro, ya que tiene una órbita muy excéntrica casi como la de un cometa, balanceando muy cerca de su estrella y luego de vuelta a distancias mucho mayores una y otra vez cada 111 días. Un lado del planeta se piensa que se calienta de manera espectacular más que el otro durante sus desgarradoras aproximaciones cercanas. De hecho, cuando el planeta está más cerca de su estrella, el lado orientado hacia la estrella se calienta rápidamente hasta más de 2.000 grados Fahrenheit (1.100 grados Celsius).
"A medida que el planeta se acerca más a la estrella, siente una ráfaga de luz de la estrella, o radiación. El ambiente se convierte en un caldero de reacciones químicas, y los vientos van hasta mucho más allá de la fuerza de los huracanes", dijo Laughlin, un co-autor del estudio de Spitzer, el cual está aceptado para su publicación en The Astrophysical Journal Letters.
HD 80606b se cree que está en proceso de migración de una órbita más distante a una mucho más estricta típica de los Júpiter calientes. Una de las principales teorías de la formación de los Júpiter caliente sostiene que los gigantes gaseosos en órbitas distantes se convierten en Júpiter calientes cuando las influencias gravitacionales de estrellas o planetas cercanos bajan a órbitas más cercanas. Los planetas comienzan en órbitas excéntricas, a continuación, durante un período de cientos de millones de años, y se cree que se conforman gradualmente hacia abajo en órbitas cercanas y circulares.
"Este exoplaneta se cree que está atrapado en el acto de migrar hacia el interior", dijo Julien de Wit del Instituto de Tecnología de Cambridge de Massachusetts, autor principal del nuevo estudio. "Mediante el estudio de él, somos capaces de poner a prueba las teorías de la formación de Júpiter calientes".
Spitzer estudió previamente al HD 80606b en 2009. Las últimas observaciones son más detalladas, gracias a un mayor tiempo de observación - 85 horas - y mejoras en la sensibilidad de Spitzer de los exoplanetas.
"Los datos de Spitzer son vírgenes", dijo de Wit. "Y esta vez hemos sido capaces de observar el planeta durante mucho más tiempo, lo que nos da una visión más clara de su temperatura más fría y la rapidez con que se calienta, se enfría y gira".
Una cuestión clave que aborda en el nuevo estudio es: ¿Cuánto tiempo se toma HD 80606b para migrar de una órbita excéntrica a una circular? Una forma de evaluar esto es mirar la forma de "blando" que es el planeta. Cuando HD 80606b recibe radiación de cerca por su estrella, la gravedad de la estrella le aprieta. Si el planeta es gaseoso, o más flexible, puede disipar mejor esta energía gravitacional en forma de calor. Y cuanto más calor disipa, más rápido pasará el planeta a una órbita circular, un proceso conocido como circularización.
"Si se toma una pelota de gomaespuma y se aprieta un montón de veces muy rápido, veremos que se calienta", dijo Laughlin. "Eso es porque la pelota de goma es buena en la transferencia de esa energía mecánica en calor. Como resultado es blanda".
Los resultados muestran que Spitzer HD 80606b no disipa mucho calor cuando es apretado por la gravedad durante sus encuentros cercanos - y por lo tanto no es blando, sino más bien más rígido en su conjunto. Esto sugiere que el planeta no circularizará su órbita tan rápido como se esperaba, y puede llevarle otros 10 mil millones de años o más en completarla.
"Estamos empezando a aprender el tiempo que puede llevar para que ocurra la migración a un Júpiter caliente", dijo de Wit. "Nuestras teorías dijeron que no debería tomar mucho tiempo porque no vemos la migración de Júpiter calientes muy a menudo".
"Los grandes escalas de tiempo que estamos observando aquí sugieren que un mecanismo que conduce la migración puede no ser tan eficaz para la formación de Júpiter calientes como se pensaba", dijo Laughlin.
El estudio de Spitzer sugiere que pueden ser preferidas las teorías que compiten por la formación de Júpiter calientes - en la que los gigantes gaseosos se forman "in situ", o cerca de sus estrellas, o caen en espiral hacia adentro con la ayuda de discos de formación planetaria.
El nuevo estudio es también el primero en medir la velocidad de rotación de un exoplaneta orbitando una estrella similar al Sol. Spitzer observó cambios en el brillo del planeta mientras el planeta giraba sobre su eje, en un período de rotación de 90 horas.
"Hace cincuenta años estábamos midiendo las velocidades de rotación de los planetas de nuestro propio sistema solar por primera vez. Ahora estamos haciendo lo mismo para los planetas que orbitan otras estrellas. Eso es bastante asombroso", dijo Laughlin.
Una velocidad de rotación de 90 horas es mucho más lenta que lo que se predice para HD 80606b, desconcertante para los astrónomos, y para añadir a la mística perdurable de los Júpiter calientes.
Para obtener más información acerca de Spitzer, visita: http://spitzer.caltech.edu http://www.nasa.gov/spitzer
Artículo de revista técnica: DIRECT MEASURE OF RADIATIVE AND DYNAMICAL PROPERTIES OF AN EXOPLANET ATMOSPHERE