Potencial planetario de las enanas rojas

Basado en un artículo del Observatorio McDonald de la Universidad de Texas Un estudio publicado en Astrophysical Journal Letters, dirigido por el estudiante de licenciatura Jacob Bean de la Universidad de Texas en Austin junto a los investigadores científicos Michael Endl y Fritz Benedict, trae nueva luz sobre cómo los planetas se forman alrededor de las estrellas más numerosas de nuestra galaxia, la Vía Láctea. #3# El trabajo de Bean demuestra que la constitución química de estas estrellas “enanas rojas” con planetas orbitando es diferente de la mayoría de las estrellas solares que albergan planetas – e indica que los astrónomos deben tener en cuenta la composición química en sus búsquedas de planetas alrededor de estas estrellas. La enanas rojas tienen menor masa que cualquier otro tipo de estrella, con rangos entre el 8% de la masa del Sol hasta un 60%. También emiten correspondientemente menos luz, haciéndolas más difíciles de estudiar. A pesar de su talla, sin embargo, las enanas rojas son las estrellas más numerosas en nuestra galaxia. De los cientos de miles de millones de estrellas en nuestra Vía Láctea, al menos el 70 por ciento son enanas rojas. “Este solo factor las convierte en muestras cruciales para determinar la fracción de estrellas que están orbitadas por planetas”, comenta Bean. Se han descubierto aproximadamente 200 planetas alrededor de estrellas solares. La mayoría de estos planetas tienen varias veces el tamaño de Júpiter, el mayor planeta de nuestro sistema solar. En contraste, solo tres estrellas enanas rojas se sabía que tenían planetas o eran candidatas a tenerlos en el momento del estudio de Bean: Gliese 876, Gliese 436, y Gliese 581 (y una posible cuarta, anunciada recientemente). Gliese 876 alberga dos planetas de la masa de Júpiter, con la sospecha de un tercer planeta de masa menor. Buscar planetas de masa menor fuera de nuestro Sistema Solar ayudará a los científicos a estimar el número de ambientes potencialmente habitables en el Universo. Una interesante tendencia que ha surgido de los estudios de anfitriones solares de planetas de la masa de Júpiter es la gran cantidad de “metales” – esto es, elementos más pesados que el hidrógeno y el helio – en sus atmosferas comparada con la atmosfera Solar. Esta propiedad se conoce como “metalicidad” La cantidad de elementos pesados en la atmosfera de una estrella se cree es un indicio de la composición de la nube de polvo y gas de la que ésta – y sus planetas – se formaron. Benedict relata un poco de la historia del proyecto. “Nuestra motivación original era determinar la metalicidad de enanas rojas en estrellas binarias para ayudar a desentrañar un problema completamente diferente. Jacob se dio cuenta en seguida del valor de aplicar sus técnicas a la localización de planetas en enanas rojas”. #4# Los planetas probablemente crecieron más deprisa en una nube proto-estelar con alta metalicidad. “De igual manera que las gotas de lluvia necesitan una mota de polvo en el aire alrededor de la cual formarse, la formación de planetas se cree es ayudada por un similar exitoso primer paso”, comenta Benedict. “Más polvo en el disco protoplanetario puede incrementar las oportunidades de formación de planetas”. Según Bean, “la formación de planetas de gran masa como Júpiter es también una cuestión de tiempo. Un corazón rocoso con suficiente masa para atraer gravitacionalmente una gran cantidad de gas debe formarse antes de que la estrella se encienda y su potente presión de radiación empuje el gas restante hacia el exterior”. Aparentemente estrellas como el Sol tienen alrededor de un diez por ciento de probabilidades de tener un planeta. La probabilidad para las enanas rojas parece ser mucho menor. El propósito del estudio de Bean era averiguar si las enanas rojas con planetas conocidos también tenían valores altos de metalicidad. “Se predice que planetas de gran masa deben ser infrecuentes alrededor de enanas rojas porque allí debe haber habido menos material en general para formar la estrella y los potenciales planetas de la nube primordial”, afirma Bean. “Esta teoría está apoyada por las mediciones al descubrirse menos de estos tipos de planetas alrededor de estrellas enanas rojas. Pero la dependencia de la formación de los planetas de gran masa con la metalicidad complica lo que de otro modo sería un resultado directo. Si las enanas rojas investigadas para encontrar planetas tienen menor metalicidad que las estrellas investigadas que son como el Sol, esto podría también provocar el descubrimiento de menos planetas de gran masa . El propósito de este trabajo era intentar desentrañar los dos efectos”. Bean usó un telescopio Harlan J. Smith de 2,7 metros y un Hobby-Eberly de 9,2 metros en la Universidad de Texas en el Observatorio Austin McDonald en el Oeste de Texas para estudiar la composición de las tres enanas rojas. Analizar la luz de estas minúsculas y oscuras estrellas es difícil, dice, debido a las bajas temperaturas de sus atmósferas – la región de la que proviene la luz a analizar. “Las moléculas se forman en la atmosfera estelar”, explica Bean, lo que “produce un espectro que es muy complejo – un bosque de líneas, todas mezcladas simultáneamente”. El trabajo de Bean involucra no solo observaciones con telescopio sino también modelos computacionales. Estudió y mejoró “modelos atmosféricos de baja temperatura” generados por ordenador para estrellas enanas rojas. Cuando analizó los datos de su telescopio con estos modelos mejorados, descubrió que estas enanas rojas con planetas contenían significativamente menos metales que las estrellas como el Sol que albergan planetas. La teoría actual sostiene que las enanas rojas tienen menos planetas de gran masa porque la tasa de formación de planetas de gran masa depende de la masa de la estrella anfitrión. La baja frecuencia de detección de planetas alrededor de enanas rojas parece apoyar esta teoría. Ahora, sin embargo, los resultados de Bean muestran que los efectos de la metalicidad no pueden ser ignorados cuando se prueban las teorías de formación de planetas alrededor de enanas rojas. Si las búsquedas de planetas están sesgadas hacia enanas rojas de baja metalicidad, entonces esto podría explicar el bajo número de planetas de gran masa encontrados alrededor de estas estrellas. #5# El resultado de Bean es un descubrimiento preliminar de un proyecto en curso para determinar la metalicidad de todas las enanas rojas incluidas en la Búsqueda Planetaria del Observatorio McDonald. Puesto que tres estrellas no es un número suficiente sobre el que establecer una tendencia significativa, Bean determinará muchas más metalicidades en enanas rojas. Su co-autor, Michael Endl ha buscado planetas alrededor de 100 enanas rojas hasta la fecha. “Las estrellas enanas rojas representan objetivos muy interesantes para los cazadores de planetas”, comenta Endl. “Para las enanas rojas con masas menores como Próxima Centauri, tenemos sensibilidad para detectar planetas de solo dos masas terrestres usando la técnica estándar de velocidad radial”. “Parece haber allí una escasez de planetas gigantes detectados alrededor de enanas rojas, si se compara con las de estrellas como el Sol. Esto puede significar que la formación de planetas gigantes gaseosos es menos eficiente alrededor de estrellas de baja masa. Pero es posible que la mayoría de los planetas gigantes de enanas rojas orbiten su estrella a mayor distancia y aún esperen su descubrimiento”. “El resultado de Jacob es un paso importante hacia un mejor entendimiento de la historia de la formación de planetas alrededor de las estrellas más comunes de la galaxia”, comenta Endl.