Exceso de planetas gigantes en un cúmulo estelar

Un equipo internacional de astrónomos ha descubierto que hay muchos más planetas calientes similares a Júpiter de lo que se suponía, en un cúmulo estelar denominado Messier 67. Este sorprendente resultado se obtuvo utilizando diversos telescopios e instrumentos, incluyendo al espectrógrafo HARPS instalado en el Observatorio La Silla de ESO en Chile. El ambiente denso de un cúmulo genera más interacciones entre los planetas y las estrellas cercanas, lo cual podría explicar el exceso de Júpiteres calientes.

Durante varios años, un equipo de científicos procedentes de Chile, Brasil y Europa, dirigido por Roberto Saglia, del Instituto Max Planck para Física Extraterrestre, en Garching, Alemania, y Luca Pasquini de ESO, han recopilado mediciones de alta precisión de 88 estrellas situadas en Messier 67 [1]. Este cúmulo abierto tiene aproximadamente la misma edad que nuestro Sol y se cree que nuestro Sistema Solar surgió de un ambiente similar y denso [2].

El equipo utilizó HARPS, en conjunto con otros instrumentos [3], para buscar la impronta de planetas gigantes en órbitas de periodo corto, con la esperanza de ver el “bamboleo” de una estrella, causada por la presencia de un objeto masivo en una órbita cercana, vale decir, una especie de planetas conocida como Júpiteres calientes. La impronta de los Júpiteres calientes se ha encontrado en tres estrellas del cúmulo, junto a pruebas para varios otros planetas ya descubiertos anteriormente.

Un Júpiter caliente es un exoplaneta gigante, con una masa de más de un tercio de la masa de Júpiter. Son “calientes” por su órbita cercana a sus estrellas anfitrionas, como lo indica un periodo orbital (su “año”) menor a diez días. Esto difiere del Júpiter de nuestro propio Sistema Solar, que conocemos, cuyo año es equivalente a cerca de 12 años terrestres, y es mucho más frío que la Tierra [4].

“Deseamos usar un cúmulo abierto como laboratorio, para explorar las propiedades de los exoplanetas y las teorías de formación de planetas”, aseveró Roberto Saglia. “Acá no sólo tenemos muchas estrellas que probablemente albergan planetas, sino que además hay un ambiente denso en el cual se deben haber formado.”

El estudio descubrió que los Júpiteres calientes son más comunes alrededor de las estrellas en Messier 67 que en el caso de estrellas aisladas, fuera de cúmulos. “Este resultado es realmente sorprendente”, reveló Anna Brucalassi, quien llevó a cabo el análisis. “Los nuevos resultados significan que existen Júpiteres calientes orbitando alrededor del 5% de las estrellas estudiadas en el cúmulo Messier 67 – muchas más que en estudios comparables de estrellas que no están en cúmulos, donde la tasa es más cercana al 1%”.

Los astrónomos creen que es muy improbable que estos gigantes exóticos se hayan formado, en realidad, donde los encontramos actualmente, ya que las condiciones cercanas a la estrella anfitriona no habrían sido, inicialmente, propicias para la formación de planetas similares a Júpiter. Por el contrario, se cree que se formaron más lejos, como probablemente sucedió con Júpiter, para luego trasladarse y acercarse a la estrella anfitriona. Los que antes fueran planetas gigantes, fríos y distantes, ahora son mucho más calientes. Cabe preguntarse entonces: ¿qué produjo esa migración hacia el interior, hacia la estrella?

Hay una serie de posibles respuestas a la pregunta, pero los autores concluyen que, probablemente, se deba a encuentros cercanos con estrellas vecinas o incluso con planetas en sistemas solares vecinos, y que el entorno inmediato alrededor de un sistema solar puede tener un impacto significativo sobre su evolución.

En un cúmulo como Messier 67, donde las estrellas están mucho más cerca entre sí que en el promedio, dichos encuentros serían mucho más habituales, lo cual podría explicar el mayor número de Júpiteres calientes que allí se encuentran.

Luca Pasquini de ESO, coautor y colíder, reflexionó acerca de la extraordinaria historia reciente relacionada al estudio de planetas en cúmulos: “Hace pocos años atrás, no se había detectado ningún Júpiter caliente en cúmulos abiertos. En tres años, el paradigma se ha desplazado desde una ausencia total de tales planetas – a un exceso de ellos!”

Notas

[1] Se descubrió que algunas estrellas del muestreo original de 88, eran estrellas binarias, o inadecuadas por otros motivos para este estudio. Este nuevo artículo científico se concentra en un subgrupo de 66 estrellas.

[2] Si bien el cúmulo Messier 67 aún se mantiene unido, el cúmulo que puede haber rodeado al sol, en sus años tempranos, se habría disipado hace mucho tiempo, dejando al Sol aislado.

[3] También se utilizaron espectros captados con el Espectrógrafo de Alta Resolución instalado en el Telescopio Hobby-Eberly, en Texas, EE.UU.

[4]  El primer exoplaneta que se descubrió orbitando una estrella similar al Sol, denominado 51 Pegasi b, también era un Júpiter caliente.  El descubrimiento causó sorpresa en su momento, ya que muchos astrónomos suponían que los otros sistemas planetarios seguramente serían similares a nuestro Sistema Solar, con sus planetas más masivos alejados de su estrella anfitriona.

Información adicional

Este trabajo de investigación se ha presentado en un artículo científico titulado “Search for giant planets in M67 III: excess of Hot Jupiters in dense open clusters”, por A. Brucalassi et al., que se publicará en la revista Astronomy & Astrophysics.

El equipo está integrado por: A. Brucalassi (Instituto Max Planck para Física Extraterrestre, Garching, Alemania; University Observatory Munich, Alemania), L. Pasquini (ESO, Garching, Alemania), R. Saglia (Instituto Max Planck para Física Extraterrestre, Garching, Alamania; University Observatory Munich, Alemania), M.T. Ruiz (Universidad de Chile, Santiago, Chile), P. Bonifacio (GEPI, Observatorio de París, CNRS, Universidad Paris Diderot, Meudon, Francia), I. Leão (ESO, Garching, Alemania; Universidad Federal de Río Grande do Norte, Natal, Brasil), B.L. Canto Martins (Universidad Federal de Río Grande do Norte, Natal, Brasil), J.R. de Medeiros (Universidad Federal de Rio Grande do Norte, Natal, Brasil), L. R. Bedin (INAF-Observatorio Astronómico de Padua, Padua, Italia) , K. Biazzo (INAF-Observatorio Astronómico de Catania, Catania, Italia), C. Melo (ESO, Santiago, Chile), C. Lovis (Observatorio de  Ginebra, Sauverny, Suiza) y S. Randich (INAF-Observatorio Astrofísco de Arcetri, Firenza, Italia).