Los Júpiter calientes son planetas gigantes que inicialmente orbitan alrededor de su estrella en órbitas solitarias. Durante su migración hacia su estrella, se pensaba que estos planetas se fusionarían con otros planetas presentes o los expulsarían. Sin embargo, este paradigma ha sido derribado por observaciones recientes, y el golpe final puede venir de un nuevo estudio dirigido por la Universidad de Ginebra (UNIGE). Un equipo que incluye al Centro Nacional de Competencia en Investigación PlanetS (NCCR), las universidades de Berna (UNIBE) y Zurich (UZH) y varias universidades extranjeras descubrió recientemente la existencia de un sistema planetario con una arquitectura inesperada, lo que tiene WASP-132. ¿Ha sido anunciado? No sólo tiene un Júpiter caliente, sino también una súper Tierra interior y un planeta gigante de hielo. Estos se publican en los resultados. Astronomía y Astrofísica.
Los Júpiter calientes son planetas que son similares en tamaño a Júpiter, pero orbitan más cerca de su estrella, Mercurio, a una distancia mucho menor del Sol. Es difícil que estos planetas gigantes se formen donde se los observa, porque no hay suficiente gas y polvo cerca de la estrella. Por lo que deben alejarse de él y migrar a medida que evoluciona el sistema planetario.
Hasta hace poco, los astrónomos observaban que los Júpiter calientes estaban aislados alrededor de su estrella, sin otros planetas a su alrededor. Esta observación parecía más concreta porque había una teoría para explicarla. Los procesos implicados en el tránsito de planetas gigantes hacia su estrella provocan la acreción o expulsión de cualquier planeta en la órbita interior. Pero observaciones recientes sugieren otros escenarios.
Un equipo dirigido por el Departamento de Astronomía de la Facultad de Ciencias de UNIGE, en colaboración con UNIBE y UZH, como parte de NCCR PlanetS, y con otras instituciones internacionales como la Universidad de Warwick, acaba de confirmar este fenómeno. Los científicos han descubierto la existencia de un sistema multiplanetario formado por un Júpiter caliente, una súper Tierra interior (más cerca de la estrella que un Júpiter caliente) y un planeta gigante exterior (más alejado de la estrella). Júpiter caliente). Si los Júpiter calientes no siempre están solos en sus sistemas planetarios, sus procesos de transición deben ser diferentes para preservar la arquitectura del sistema.
Un sistema multiplanetario único
El sistema WASP-132 es un sistema multiplanetario único. Tiene un Júpiter caliente que orbita su estrella en 7 días y 3 horas. Una súper Tierra (un planeta rocoso con 6 veces la masa de la Tierra) orbita la estrella en sólo 24 horas y 17 minutos. y un planeta gigante (5 veces la masa de Júpiter) que orbita la estrella anfitriona en 5 años. Además, una compañera mucho más masiva, quizás una enana marrón (un cuerpo celeste con una masa intermedia entre un planeta y una estrella), orbita a una distancia mucho mayor.
“El sistema WASP-132 es un laboratorio extraordinario para estudiar la formación y evolución de sistemas multiplanetarios. “El descubrimiento de un Júpiter caliente con una súper Tierra interior y un planeta gigante distante pone en duda nuestra comprensión de la formación y evolución de estos sistemas”, afirma François Bouchy, profesor asociado del Departamento de Astronomía de la Facultad de Ciencias de la UNIGE . y coautor del estudio. “Esta es la primera vez que observamos una secuencia de este tipo”, afirma Solin Almer-Moll, investigador postdoctoral en UNIGE y UNIBE en el momento del estudio y coautor del artículo.
Dieciocho años de observación
Para los exoplanetólogos, la historia de la estrella WASP-132 comenzó en 2006, como parte del programa Wide Angle Search for Planets (WASP). En 2012, la recopilación de más de 23.000 mediciones fotométricas permitió identificar un candidato planetario, WASP-132b, con un radio 0,87 veces el de Júpiter y un período orbital de 7,1 días. En 2014, el espectrógrafo CORALIE, montado en el telescopio suizo Euler y dirigido por UNIGE, lanzó una campaña para seguir a este candidato. En 2016, se confirmó que WASP-132b tenía una masa de 0,41 masas de Júpiter. Además, las mediciones de CORALIE indican la presencia de otro planeta gigante con un período muy largo.
Alrededor de la misma estrella, a finales de 2021, el telescopio espacial TESS reveló una señal de una súper Tierra en tránsito con un diámetro de 1,8 radios terrestres y un período de sólo 1,01 días. En la primera mitad de 2022, el espectrógrafo HARPS del Observatorio La Silla midió la masa de esta súper Tierra, seis veces la masa de la Tierra, como parte de un programa dirigido por David Armstrong de la Universidad de Warwick.
“La detección de una súper Tierra interior fue particularmente interesante”, explica Nolan Graves, investigador postdoctoral en el Departamento de Astronomía de la Facultad de Ciencias de la UNIGE en el momento del estudio y primer autor del artículo. “Tuvimos que realizar una campaña intensiva utilizando HARPS y refinar el procesamiento de señales para caracterizar su masa, densidad y composición, revelando un planeta con una densidad similar a la de la Tierra”.
Sin embargo, las observaciones de WASP-132 están lejos de terminar, ya que el satélite Gaia de la ESA ha estado midiendo variaciones mínimas en las posiciones de las estrellas desde 2014, con el objetivo de revelar sus compañeros planetarios y sus enanas marrones exteriores.
Una nueva comprensión de la formación de planetas
El descubrimiento de un planeta gigante exterior frío y una súper Tierra interior ha añadido otra capa de complejidad al sistema WASP-132. La hipótesis habitual de una migración por perturbaciones dinámicas hacia el interior de un Júpiter caliente no se cumple, ya que esto desestabilizaría las órbitas de los otros dos planetas. En cambio, su presencia sugiere una ruta de migración más estable y dinámicamente “fría” para los Júpiter calientes en el disco protoplanetario, que preserva a sus vecinos.
La combinación de mediciones precisas de radio y masa también ha permitido determinar la densidad y la composición interna de los planetas. El caliente Júpiter WASP-132b muestra un fuerte enriquecimiento de elementos de aproximadamente 17 masas terrestres, de acuerdo con los modelos de formación de gigantes gaseosos. Las SuperTierras están dominadas por metales y silicatos que son bastante similares a la Tierra.
“La combinación de un Júpiter caliente, una SuperTierra interior y un planeta gigante exterior en el mismo sistema impone importantes limitaciones a las teorías de la formación de planetas y, en particular, a sus procesos de transición”, concluyó el profesor Ravit Held de la UZH y compañía. Derivado de -autor del estudio. “WASP-132 demuestra la diversidad y complejidad de los sistemas multiplanetas, destacando la necesidad de observaciones de alta precisión a muy largo plazo”.
