Los científicos revelan diferencias de densidad en los subplanetas de Neptuno debido a la resonancia

Los científicos revelan diferencias de densidad en los subplanetas de Neptuno debido a la resonancia

Por Robert Schreiber

Berlín, Alemania (SPX) 1 de julio de 2024






La mayoría de las estrellas de nuestra galaxia albergan planetas, siendo los más comunes los subplanetas de tamaño subneptuno, cuyo tamaño varía desde la Tierra hasta Neptuno. Estimar su densidad ha sido un gran desafío para los científicos porque el método utilizado para medir su masa destaca dos grupos diferentes: los densos y los menos densos. Un trabajo reciente del Centro Nacional de Investigación Planetaria, la Universidad de Ginebra y la Universidad de Berna sugiere que estas diferencias se deben a razones físicas más que a sesgos de observación. Los detalles de este estudio se pueden encontrar en el Journal of Astronomy and Astrophysics.

Los exoplanetas son comunes en nuestra galaxia, siendo los más comunes aquellos entre el radio de la Tierra (unos 6.400 km) y el radio de Neptuno (unos 25.000 km), conocidos como «subNeptunos». Se estima que entre el 30% y el 50% de las estrellas similares al Sol albergan al menos un subneptuno.

Calcular la densidad de estos planetas implica medir su masa y radio. Sin embargo, surge un problema: los planetas cuyas masas se miden mediante el método TTV (variación del tiempo de tránsito) parecen menos densos que aquellos cuyas masas se miden mediante el método de la velocidad radial.

«El método TTV implica medir diferencias en el tiempo de los tránsitos», explicó Jean-Baptiste Delille, colaborador científico del Departamento de Astronomía de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Ginebra y coautor del estudio «Las interacciones gravitacionales». entre planetas en el mismo sistema modifican ligeramente el ritmo de sus tránsitos frente a su estrella. Por otro lado, el método de la velocidad radial mide las diferencias en la velocidad de la estrella causadas por la presencia del planeta».

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Un equipo internacional dirigido por científicos de NCCR PlanetS, UNIGE y UNIBE ha publicado un estudio que explica este fenómeno, atribuyéndolo a causas físicas más que a sesgos de selección o observación. «La mayoría de los sistemas medidos por el método TTV están en resonancia», afirmó Adrián Lelio, profesor asistente del Departamento de Astronomía de la Facultad de Ciencias de UNIGE y autor principal del estudio.

La resonancia ocurre entre dos planetas cuando los períodos de sus órbitas son ligeramente proporcionales, como un planeta que gira sobre sí mismo dos veces por cada órbita alrededor de otro planeta. Si se produce una resonancia entre varios planetas, se forma una serie de resonancias de Laplace. “Nos preguntamos si existe una relación fundamental entre la densidad y la configuración orbital resonante de un sistema planetario”, añade el investigador.

Para establecer el vínculo entre densidad y resonancia, los astrónomos primero descartaron cualquier sesgo en los datos seleccionando cuidadosamente sistemas planetarios para el análisis estadístico. Por ejemplo, detectar un planeta grande y de baja masa durante un tránsito requiere más tiempo para detectarlo a velocidades radiales, lo que aumenta el riesgo de observar interrupciones antes de que el planeta se vuelva visible en los datos de velocidad radial.

«Este proceso de selección llevaría a un sesgo en la literatura a favor de masas y densidades más altas para los planetas caracterizados por el método de la velocidad radial. Sin medir sus masas, los planetas menos densos serían excluidos de los análisis», explicó Adrián Lelio.

Después de limpiar los datos, los astrónomos determinaron, mediante pruebas estadísticas, que los planetas subneptunianos en sistemas resonantes son menos densos que aquellos en sistemas no resonantes, independientemente del método utilizado para determinar sus masas.

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Los científicos sugieren varias explicaciones posibles para esta conexión, incluidos los procesos implicados en la formación de sistemas planetarios. La principal hipótesis del estudio es que todos los sistemas planetarios convergen inicialmente hacia un estado de cuerda de resonancia, pero sólo el 5% permanece estable. El otro 95% se vuelve inestable, rompiendo la cadena de resonancia y provocando eventos como colisiones entre planetas. Estas colisiones hacen que los planetas se fusionen, aumenten su densidad y luego se establezcan en órbitas no resonantes.

Este proceso crea dos grupos distintos de subplanetas: densos y menos densos. «Los modelos numéricos de formación y evolución de sistemas planetarios desarrollados en Berna durante las últimas dos décadas reproducen exactamente esta tendencia: planetas con resonancias menos densas. Este estudio también confirma que la mayoría de los sistemas planetarios han experimentado colisiones gigantes, similares o incluso más violentas que ellas. » “Lo que dio forma a nuestra Luna”, concluyó Yann Alibert, profesor del Departamento de Investigación Espacial y Ciencias Planetarias de la UNIBE y codirector del Centro para el Espacio y la Habitabilidad, y coautor del estudio.



Informe de investigación:El subneptuno resonante está más hinchado


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