Hallan exoplanetas retrógrados que cambian toda la teoría de formación planetaria

Nuevos datos combinados con observaciones más antiguas indican que más de la mitad de todos los planetas calientes similares a Júpiter estudiados tienen órbitas que no están alineados con el eje de rotación de sus estrellas anfitrionas, y algunos incluso están orbitando a sus estrellas en la dirección opuesta en comparación a nuestro Sistema Solar.
Arriba: Exoplanetas descubiertos por WASP y ESO. Crédito: ESO/A. C. Cameron.
Los científicos han anunciado el descubrimiento de nueve exoplanetas transitando. Cuando combinaron estos nuevos resultados con observaciones anteriores del tránsito de exoplanetas, los astrónomos se sorprendieron al encontrar que seis de la muestra mayor de 27 estaban orbitando en dirección opuesta al eje de rotación de su estrella anfitriona -exactamente lo opuesto a lo que ocurre en nuestro Sistema Solar. Los nuevos descubrimientos proveen un desafío inesperado y serio a las teorías actuales de formación planetaria. También sugieren que los sistemas con exoplanetas del tipo conocido como Júpiters calientes son poco probables de contener planetas como la Tierra. La nueva investigación fue presentada en un informe de Andrew Collier Cameron de la Universidad de St. Andrews en el Encuentro Nacional de Astronomía (NAM 2010) de la Real Sociedad Astronómica en Glasgow, el pasado martes.
"Esta es una verdadera bomba que estamos arrojando en el campo de los exoplanetas," dijo Amaury Triaud, un estudiante de doctorado en el Observatorio Geneva quien, junto con Cameron y Didier Queloz, lidera la mayor parte de la campaña observacional.
La investigación indicó que los planetas se forman en el disco de gas y polvo que rodean a una joven estrella. Este disco protoplanetario rota en la misma dirección de la estrella y hasta ahora los astrónomos esperaban que los planetas que se forman en el disco orbitaran todos más o menos en el mismo plano y que se movieran en órbitas en la misma dirección de la rotación de la estrella. Este es el caso de los planetas del Sistema Solar.
Después de la detección inicial de los objetos en tránsito con el proyecto Búsqueda de Gran Ángulo de Planetas (WASP), el equipo de astrónomos estableció su naturaleza planetaria y caracterizó a los nuevos nueve exoplanetas usando los espectrógrafos HARPS y CORALIE en el telescopio de 3,6 metros del Observatorio Europeo Sur y el telecopio suizo Euler ubicado en La Silla, Chile, el espectrógrafo SOPHIE en el Observatoire de Haute-Provence y el espectrógrafo FIES en el Telescopio Óptico Nórdico en la Isla Canaria de La Palma.
Sorprendentemente, cuando el equipo combinó los nuevos datos con observaciones antiguas, encontraron que más de la mitad de todos los Júpiters calientes estudiados tienen órbitas que de hecho están fuera de alineación respecto al eje de rotación de sus estrellas. Incluso hallaron que los seis exoplanetas en este estudio extendido (dos de los cuales son nuevos descubrimientos) tienen un movimiento retrógrado: orbitan a su estrella en la dirección "errónea".
"Los nuevos resultados realmente desafían la sabiduría convencional de que los planetas siempre deberían orbitar en la misma dirección de giro de su estrella," dijo Cameron.
Arriba: Animación de un exoplaneta retrógrado donde también se ve la inclinación de su plano orbital. Crédito: ESO/L. Calçada.
En los 15 años desde que se encontraron los primeros Júpiters calientes, sus orígenes habían sido un misterio. Estos son planetas con masas similares o superiores a la de Júpiter, pero que orbitan muy cerca a sus estrellas. Se cree que los núcleos de los planetas gigantes se forman de una mezcla de roca y partículas de hielo sólo halladas en los distantes rincones fríos de sistemas planetarios. Los Júpiters calientes deben formarse lejos de sus estrellas y subsecuentemente migrar hacia dentro para orbitar mucho más cerca a las estrellas. Muchos astrónomos creían que esto era debido a interacciones gravitacionales con el disco de polvo del cual se formaron. Este escenario toma lugar por algunos millones de años y resulta en una órbita alineada con el eje de rotación de la estrella anfitriona. También debería permitir la formación de planetas rocosos como la Tierra, pero desafortunadamente esto no cuenta para las nuevas observaciones.
Para explicar los nuevos planetas retrógrados, una teoría alternativa de migración sugiere que la proximidad de Júpiters calientes a sus estrellas no se debe a interacciones con el disco de polvo en absoluto, sino a un proceso de evolución más lento involucrando un tirón gravitacional con compañeros planetarios o estelares distantes por cientos de millones de años. Después de que estas alteraciones mueven a un exoplaneta gigante en una órbita inclinada y elongada, el planeta podría sufrir fricción de marea, perdiendo energía cada vez que pasa cerca de la estrella. Eventualmente terminaría dentro de una órbita circular, pero inclinada y cerca a la estrella.
"Una consecuencia dramática de este proceso es que barrería con cualquier otro planeta pequeño como la Tierra en estos sistemas", dijo Queloz.
En dos de los nuevos planetas retrógrados recientemente descubiertos ya se ha encontrado que tienen compañeros más distantes y masivos que potencialmente podrían ser la causa de esta característica. Los nuevos resultados iniciarán una búsqueda intensa de cuerpos adicionales en otros sistemas planetarios.
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Artículo en Astronomy.com
Fuente: Astronomy.com