El primer exoplaneta confirmado en 1995 resultó ser lo que los investigadores describen ahora como un “Júpiter cálido”, un mundo masivo con una masa similar a la de Júpiter pero que orbita su estrella en sólo unos pocos días. Los científicos ahora piensan que estos planetas se formaron originalmente lejos de sus estrellas anfitrionas, tal como Júpiter se formó en nuestro propio sistema solar y luego se movió hacia adentro. Se han desarrollado dos explicaciones principales para describir cómo se produce esta migración hacia adentro: (1) migración hipercéntrica, donde las interacciones gravitacionales con otros objetos expanden la órbita del planeta y las fuerzas de marea cerca del cable eventualmente lo hacen más circular; y (2) migración del disco, donde el planeta gira lentamente en espiral hacia adentro mientras aún está incrustado en el disco protoplanetario circundante.
Determinar cuál de estos dos caminos siguió un Júpiter caliente en particular fue un desafío. La alta excentricidad puede inclinar el eje orbital de un planeta en relación con el eje de rotación de su estrella, creando una perturbación detectable. Sin embargo, las fuerzas de marea cercanas a la estrella pueden borrar gradualmente ese error con el tiempo. Debido a que una órbita alineada puede resultar de cualquiera de los procesos, los astrónomos carecen de una forma confiable de detectar planetas formados a través de la migración de discos.
Una nueva técnica basada en escalas de tiempo de migración
Para superar este problema, un equipo dirigido por el estudiante de doctorado Yugo Kawai y el profesor asistente Akihiko Fukui de la Escuela de Graduados en Artes y Ciencias de la Universidad de Tokio desarrolló un nuevo método que se centra en el tiempo necesario para que se produzca una migración de alta concentración.
En este escenario de transición, un planeta primero sigue una trayectoria muy alargada antes de que su órbita vuelva a ser circular a medida que se acerca repetidamente a su estrella. La cantidad de tiempo necesaria para esta ronda depende de varios factores, incluida la masa del planeta, las características orbitales y la fuerza de las mareas. Para que un Júpiter caliente se haya formado mediante acreción hipercéntrica, este período orbital debe ser menor que la edad de su sistema planetario. Después de calcular los períodos orbitales de más de 500 Júpiter calientes conocidos, los investigadores encontraron alrededor de 30 planetas que no cumplían este requisito. Estos planetas tienen órbitas circulares a pesar de que sus períodos orbitales calculados exceden las edades de sus sistemas.
Evidencia que respalda la migración de discos
Los Júpiter calientes de este grupo coinciden con otras expectativas de planetas que viajan hacia el interior de un disco. Sus órbitas no muestran signos de perturbación, lo que sugiere que su movimiento hacia la estrella fue suave, en lugar de estar fuertemente influenciado por interacciones gravitacionales disruptivas. Varios de estos planetas también forman parte de sistemas multiplanetarios, una configuración que los tránsitos muy excéntricos suelen alterar, ya que este proceso puede dispersar o expulsar a los planetas vecinos.
Esperando lo que estos planetas puedan revelar
Encontrar planetas que conserven evidencia clara de cómo se movieron es esencial para reconstruir la historia de los sistemas planetarios. Estudios futuros de sus atmósferas y composiciones elementales podrían identificar regiones del disco donde se formaron originalmente, proporcionando una visión más profunda del origen y evolución de los Júpiter calientes.
