Los planetas en declive pueden explicar el misterio de los mundos perdidos del universo

Al examinar los datos del Telescopio Espacial Kepler, los investigadores del Instituto Flatiron han descubierto que el estrechamiento del planeta durante miles de millones de años probablemente explica el misterio de los años. La escasez de planetas duplica aproximadamente el tamaño de la Tierra.

Se ha avanzado en los planetas perdidos.

Si bien las misiones de caza planetaria han descubierto miles de mundos orbitando estrellas distantes, existe una grave escasez de exoplanetas que miden entre 1,5 y el doble del radio de la Tierra. Es la Edad Media entre los «planetas más grandes cubiertos de gas» de superpotencias rocosas llamadas mini-Neptunes. Desde que descubrieron esta «brecha de radio» en 2017, los científicos han estado averiguando por qué hay tan pocos cuerpos celestes de tamaño mediano.

La nueva información provino de una nueva forma de ver los datos. Un equipo de investigadores dirigido por Trevor David del Flatiron Institute ha estudiado si la brecha del radio cambia a medida que los planetas envejecen. Dividieron los exoplanetas en dos grupos, grandes y pequeños, y reevaluaron la brecha. Descubrieron que los rayos del planeta menos común eran en promedio más pequeños que las uniones de la colección más joven que los menos comunes de la colección más antigua. Aunque el tamaño más agudo de los planetas jóvenes era aproximadamente 1,6 veces el radio de la Tierra, es aproximadamente 1,8 veces el radio de la Tierra a una edad más avanzada.

Los investigadores creen que el resultado es que algunas minineptunas se encogen drásticamente durante miles de millones de años a medida que su atmósfera retrocede, dejando solo un núcleo sólido. Al perder su gas, los mini-Neptunes «saltan» al espacio del radio del planeta y se convierten en super-tierra. Con el tiempo, la brecha del radio cambia a medida que saltan más y más mini-Neptunes, transformándose en más y más superpoderes. En otras palabras, la fisura es el abismo de los superdeportivos más grandes, el más pequeño de los mini-Neptunes, que aún pueden mantener su atmósfera. Los investigadores informaron sobre sus resultados en 2021. El 14 de mayo Diario astronómico,

Una infografía que describe la brecha en el radio del exoplaneta. Préstamo Fundación Simmons

«El principal problema es que los planetas no son esferas estáticas de roca y gas en las que a veces tendemos a pensar», dijo David, miembro del Instituto Flatiron del Instituto Flatiron de Astrofísica Computacional (CCA) en Nueva York. En algunos modelos de pérdida atmosférica propuestos anteriormente, «algunos de estos planetas eran 10 veces más grandes al comienzo de sus vidas».

Los hallazgos se basan en la intensa radiación de las estrellas que reciben calor de la formación del planeta, sugerida previamente por los dos sospechosos del caso. Ambos fenómenos agregan electricidad a la atmósfera del planeta, lo que hace que se libere gas al espacio. «Probablemente ambos efectos son posibles», dice David, «pero necesitamos modelos más sofisticados para saber cuánto contribuye cada uno al ciclo de vida del planeta».

Los coautores incluyen a la investigadora de CCA Gabriella Contardo, la investigadora de CCA Ruth Angus, la investigadora de CCA Megan Bedell, la investigadora de CCA Daniel Forman-Mackey y el investigador visitante de CCA Samuel Grunblatt.

El nuevo estudio utiliza datos de la nave espacial Kepler, que mide la luz de estrellas distantes. ¿Cuando el? exoplaneta mueve la estrella և a través de la Tierra և, la luz vista desde la estrella se desvanece. Al analizar la rapidez con la que el planeta orbita su estrella, el tamaño de la estrella y el grado de eclipse, los astrónomos pueden estimar el tamaño del exoplaneta. Estos análisis finalmente llevaron a la detección de una brecha de radio.

https://www.youtube.com/watch?v=30PAydMRmoA:
Modelado por computadora de cómo cambia la distribución del tamaño del planeta a medida que envejecen los sistemas planetarios. La brecha de radio es obvia alrededor del doble radio de la Tierra, aunque depende de las órbitas de los planetas. La evidencia muestra que la brecha cambia con el tiempo a medida que elNeptuno los planetas pierden su atmósfera, dejando una super-tierra sólida. Se resalta un planeta que atraviesa este proceso (representado como un núcleo con un núcleo) al cambiar su tamaño a la derecha. Préstamo Animación de Eric Petigura (UCLA); Simulación de Sim Ames Owen (Colegio Imperial de Londres)

En el pasado, los científicos han sugerido varios mecanismos posibles para crear la brecha, cada proceso se lleva a cabo en un horario diferente. Algunas personas piensan que esta brecha ocurre durante la formación del planeta, cuando algunos planetas se crean sin suficiente gas cerca para inflar su tamaño. En este escenario, el radio del planeta, և, en consecuencia, la brecha del radio, debía imprimirse al nacer. Otra hipótesis fue que una colisión con rocas espaciales podría hacer explotar la densa atmósfera del planeta, evitando que los planetas pequeños acumulen demasiado gas. Este mecanismo de acción tardará aproximadamente entre 10 y 100 millones de años.

Otros posibles mecanismos llevan más tiempo. Una sugerencia es que los intensos rayos X de la radiación ultravioleta de la estrella anfitriona eliminan el gas con el tiempo. Este proceso, llamado fotodepilación, llevará más de 100 millones de años para la mayoría de los planetas, pero para algunos podría llevar miles de millones de años. Otra sugerencia es que el calor que queda de la formación del planeta está agregando energía lentamente a la atmósfera del planeta, lo que hace que se libere gas al espacio durante miles de millones de años.

David և y sus colegas comenzaron su investigación examinando la brecha con más detalle. Medir el tamaño de estrellas և exoplanetas puede ser difícil, por lo que borraron los datos para incluir solo planetas cuyos diámetros se conocían con certeza. Este procesamiento de datos reveló más lagunas de las que se pensaba.

Los investigadores luego clasificaron los planetas basándose en que eran más jóvenes, o más de 2 mil millones de años después. (La Tierra, en comparación, tiene 4.500 millones de años). Debido a que la estrella և sus planetas se crean al mismo tiempo, determinaron la edad de cada planeta en función de la edad de su estrella.

Los resultados sugieren que los mini-Neptunes más pequeños no pueden retener su gas. Durante miles de millones de años, el gas se extrae, dejando en su mayor parte un sobrenadante sólido. Este proceso lleva más tiempo para los mini-Neptunes más grandes, que se convierten en las superpotencias más grandes pero no afectan a los planetas gaseosos más lujosos, cuya atracción gravitacional es lo suficientemente fuerte como para sostener su atmósfera.

El hecho de que la brecha del radio haya evolucionado durante miles de millones de años sugiere que los culpables no son las colisiones planetarias o las rarezas típicas de la formación de planetas. David dice que el calor que queda dentro de los planetas elimina gradualmente la atmósfera es un buen lugar, pero la intensa radiación de las estrellas madres también puede ayudar, especialmente en las primeras etapas. El siguiente paso es que los científicos modelen mejor cómo evolucionan los planetas para descubrir qué explicación juega un papel más importante. Esto puede significar considerar complicaciones adicionales, como las interacciones de la atmósfera recién creada: campos magnéticos planetarios o océanos de magma.

Referencia. «Evolución de la distribución de tamaños del exoplaneta. Formación de grandes superestructuras durante miles de millones de años «por Trevor J. David, Gabriella Contardo, Angeli Sandoval, Ruth Angus, Yuxi (Lucy) Lu, Megan Bedell, Jason L. Curtis, Daniel Foreman-Mackey, Benjamin J. Fulton, Samuel K . Grunblatt y Erik A. Petigura, 14 de mayo de 2021, Diario astronómico,
DOI: 10.3847 / 1538-3881 / abf439: