La teoría de formación de planetas "al revés"

El descubrimiento de nueve exoplanetas en tránsito fue anunciado hoy durante la Reunión Nacional de Astronomía del Reino Unido. Cuando estos nuevos resultados fueron combinados con observaciones previas de exoplanetas en tránsito, los astrónomos quedaron sorprendidos al descubrir que seis, de una muestra mayor de 27, se encontraban orbitando en dirección contraria a la rotación de su estrella madre, justo lo opuesto a lo observado en nuestro Sistema Solar.

Impresión artística de un exoplaneta
con una órbita retrógrada.

Los nuevos descubrimientos representan un serio e inesperado desafío para las actuales teorías de formación planetaria. Además indican que es menos probable que los sistemas con exoplanetas conocido como "Júpiter calientes" -exoplanetas del tamaño de Júpiter que orbitan su estrella mucho más cerca que Mercurio al Sol- contengan planetas similares a la Tierra.

"Es una verdadera bomba que estamos lanzando en el campo de los exoplanetas", dice Amaury Triaud, estudiante de doctorado del Observatorio de Ginebra quien, junto a Andrew Cameron y Didier Queloz, lidera gran parte del trabajo observacional.

Actualmente se cree que los planetas se forman en el disco de gas y polvo que rodea a una estrella joven. Este disco proto-planetario rota en la misma dirección que la estrella, y hasta ahora se esperaba que los planetas que se forman a partir del disco orbiten más o menos en el mismo plano, y que sus órbitas circulen en la misma dirección que la rotación de su estrella. Así ocurre con los planetas del Sistema Solar.

Después de la detección inicial de los nueve exoplanetas -llegando así a un total de 452 exoplanetas conocidos- con WASP (Wide Angle Search for Planets o "Buscador Gran Angular de Planetas"), el equipo de astrónomos usó el espectrógrafo HARPS (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher) en el telescopio de 3,6 metros de ESO en el observatorio La Silla en Chile, junto con datos del telescopio suizo Euler, también ubicado en La Silla, y datos de otros telescopios, para confirmar los descubrimientos y caracterizar a los exoplanetas en tránsito descubiertos tanto en esta nueva búsqueda como otras antiguas.

Sorprendentemente, cuando el equipo combinó la nueva información con las observaciones antiguas, encontraron que más de la mitad de todos los Júpiter calientes estudiados poseían órbitas desalineadas del eje de rotación de sus estrellas madres. Incluso descubrieron que seis exoplanetas de este estudio extendido (de los cuales dos corresponden a nuevos descubrimientos) poseen movimientos retrógrados, es decir, orbitan su estrella en la dirección "equivocada".

"Los nuevos resultados desafían ciertamente la creencia convencional de que los planetas siempre deben orbitar en la misma dirección que gira su estrella", señala Andrew Cameron de la Universidad de St. Andrews, quien presentó los nuevos resultados en la Reunión Nacional de Astronomía del Reino Unido, realizada esta semana en Glasgow.

En los 15 años transcurridos desde que se descubrieran los primeros Júpiter calientes, su origen ha constituido un verdadero rompecabezas. Estos son planetas con masas similares o mayores a la de Júpiter, pero que orbitan muy cerca de sus soles. Se creía que los centros de los planetas gigantes se formaban a partir de una mezcla de partículas de roca y hielo presentes sólo en los fríos extramuros de los sistemas planetarios. Por consiguiente, los Júpiter calientes debían formarse lejos de su estrella y migrar posteriormente hacia su interior hasta órbitas más próximas a su estrella madre. Muchos astrónomos creían que esto se debía a interacciones gravitatorias con el disco de polvo del cual se formaron. Este escenario ocurriría en unos pocos millones de años y resultaría en una órbita alineada con el eje de rotación de su estrella madre. Además permitiría la posterior formación de planetas rocosos similares a la Tierra, pero lamentablemente no coincide con las nuevas observaciones.

Galería de exoplanetas con órbitas retrógradas.^[1]

Para explicar el movimiento retrógrado de los nuevos exoplanetas, una teoría migratoria alternativa sugiere que la proximidad de los Júpiter calientes a sus estrellas no se debe a las interacciones con el disco de polvo, sino a un proceso evolutivo más lento que implica un tira y afloja gravitacional con estrellas o planetas compañeros más distantes, a lo largo de cientos de millones de años. Después que estas perturbaciones hayan empujado al exoplaneta gigante a adoptar una órbita inclinada y alargada, la fricción asociada a las fuerzas de marea hace que pierda energía cada vez que pasa cerca de la estrella. Finalmente podría quedar asentado en una órbita casi circular, cercana a la estrella, pero con una inclinación aleatoria. "Un severo efecto colateral de este proceso es que podría acabar con cualquier planeta pequeño similar a la Tierra presente en estos sistemas", indica Didier Queloz del Observatorio de Ginebra.

En dos de los planetas con movimiento retrógrado recién descubiertos se han encontrado otros compañeros masivos y distantes que podrían potencialmente ser la causa de la alteración. Estos nuevos resultados impulsarán una intensa búsqueda de nuevos cuerpos en otros sistemas planetarios.

Esta investigación fue presentada en la Reunión Nacional de Astronomía (National Astronomy Meeting, NAM) del Reino Unido que se está desarrollando esta semana en Glasgow, Escocia. Nueve publicaciones enviadas a revistas internacionales serán dadas a conocer en esta ocasión, cuatro de ellas utilizan datos provenientes de las instalaciones de ESO. En la misma ocasión, el consorcio WASP fue premiado con el 2010 Royal Astronomical Society Group Achievement Award.



Nota:
[1] Aquí se muestran los exoplanetas encontrados por WASP junto con telescopios de ESO, que inesperadamente demostraron tener órbitas retrógradas. En todos los casos la estrella aparece a escala, con su eje de rotación apuntando hacia arriba y con colores reales. Los exoplanetas son mostrados durante el tránsito de su estrella madre, justo antes de la mitad del tránsito. El último objeto que se observa abajo a la derecha sirve de comparación ya que posee una órbita en la dirección "normal". El tamaño de cada imagen es de tres diámetros solares.

Fuente