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Científicos del CNRS proponen un nuevo modelo que relaciona la cantidad de elementos pesados en una estrella y sus planetas.

Un equipo de astrónomos europeos, liderados por (CNRS, Observatorio de la Costa Azul, Francia), publicarán un nuevo estudio sobre la física de los Pegásidos (también conocidos como de tipo “Júpiter caliente”) en Astronomy & Astrophysics. Encontraron que la cantidad de elementos pesados en los Pegásidos está relacionado con la metalicidad de sus estrellas padre. Este es un primer paso para comprender la naturaleza física de los planetas extrasolares.


Correlación entre la cantidad de elementos pesados en los planetas en tránsito y la metalicidad de sus estrellas padre.

Hasta ahora, los astrónomos han descubierto 188 planetas extrasolares, entro los cuales 10 son conocidos como “planetas en tránsito”. Estos planetas pasan entre su estrella y nosotros en cada órbita. Dadas las actuales limitaciones técnicas, los únicos planetas en tránsito que pueden ser detectados son planetas gigantes orbitando muy cerca de sus estrellas padre, conocidos como de tipo “Júpiter caliente” o Pegásidos. Los diez planetas en tránsito conocidos hasta el momento tienen masas entre 110 y 430 veces la de la Tierra (en comparación, Júpiter, con 318 masas terrestres, es el planeta más masivo de nuestro Sistema Solar).

Aunque extraños, los planetas en tránsito son la clave para comprender la formación planetaria dado que son los únicos para los que puede determinarse la masa y el radio. En principio, la densidad media obtenida puede restringir su composición global. Sin embargo, traducir una densidad media en composición global necesita de modelos precisos de estructura interna y evolución de los planetas.

La situación se hace compleja debido a nuestro relativamente pobre conocimiento del comportamiento de la materia a altas presiones (la presión en el interior de los planetas gigantes es más de un millón de veces la presión atmosférica en la Tierra). De los nueve planetas en tránsito conocidos hasta abril de 2006, solo el menos masivo podría tener su composición global determinada satisfactoriamente. Ha demostrado tener un núcleo masivo de elementos pesados, de unas 70 veces la masa de la Tierra, con una envoltura de hidrógeno y helio de unas 40 veces la masa de la Tierra. De los restantes ocho planetas, se encontró que seis estaban hechos en mayor parte de hidrógeno y helio, como Júpiter y Saturno, pero la masa de sus núcleos no pudo determinarse. Los dos últimos se vio que eran demasiado grandes para explicarse mediante modelos simples.

Tomándolos en conjunto por primer vez, y teniendo en cuenta los planetas anormalmente grandes, Tristan Guillot y su equipo encontró que los nueve planetas en tránsito tienen propiedades homogéneas, con una masa del núcleo en un rango entre 0 (sin núcleo, o uno muy pequeño) y 100 veces la masa de la Tierra, y una envoltura que los rodea de hidrógeno y helio. Algunos Pegásidos deberían, por tanto, contener mayores cantidades de elementos pesados respecto a lo esperado. Cuando compararon la masa de los elementos pesados en los Pegásidos con la metalicidad de las estrellas padre, también encontraron que existía una correlación, los planetas que nacen en torno a una estrella rica en metales como nuestro Sol tienen núcleos pequeños, mientras que planetas que orbitan estrellas que contienen dos o tres veces más metales tienen núcleos mucho mayores (ver la figura). Sus resultados serán publicados en Astronomy & Astrophysics.

Los modelos de formación planetaria han errado al predecir las grandes cantidades de elementos pesados encontrados de esta forma en muchos planetas, por tanto estos resultados implican que necesitan revisarlos. La correlación entre la composición estelar y planetaria debe ser confirmada por más descubrimientos de planetas en tránsito, pero este trabajo es un primer paso en el estudio de la naturaleza física de los planetas extrasolares y su formación. Esto podría explicar, para empezar, por qué los planetas en tránsito son tan difíciles de encontrar.

Dado que la mayor parte de Pegásidos tienen núcleos relativamente grandes, son más pequeños de lo que se esperaba y son más difíciles de detectar en tránsito frente a otras estrellas. En cualquier caso, es muy prometedor para la misión espacial COROT del CNES que será lanzada en octubre, y que debería descubrir y guiar la caracterización de decenas de planetas en tránsito, incluyendo planetas más pequeños y planetas que orbitan demasiado lejos de su estrella como para detectarlos desde la superficie de la Tierra.

¿Qué pasa con el décimo planeta en tránsito? El XO-1b se anunció recientemente (ver la nota de prensa de la NASA) y se descubrió que era un planeta anormalmente grande orbitando una estrella de metalicidad solar. Los modelos implican que tiene un núcleo muy pequeño, por lo que este nuevo descubrimiento refuerza la propuesta de la correlación de metalicidad planeto-estelar.

El equipo incluye a T. Guillot (Francia), N.C. Santos (Portugal), F. Pont (Suiza), N. Iro (USA), C. Melo (Alemania), I. Ribas (España).

Cita: Una correlación entre el contenido de elementos pesados de los planetas extrasolares en tránsito y la metalicidad de sus estrellas padre, T. Guillot, et. al., Para ser publicado en Astronomy & Astrophysics (DOI number: 10.1051/0004-6361:20065476)

Fuente: Astronomy & Astrophysics
Traductor:Manuel Hermán