Los exo-Neptunos podrían ser los planetas exteriores más comunes

Ilustración artística de un exo-Neptuno y un objeto congelado. Crédito: NASA/Goddard/Francis Reddy.

Un nuevo estudio estadístico de planetas descubiertos por la técnica de microlente gravitacional sugiere que es probable que los mundos con la masa de Neptuno sean los tipos de planeta más comunes que se forman en las regiones exteriores de los sistemas planetarios. El estudio proporciona los primeros indicios de los tipos de planetas que esperan a ser encontrados lejos de sus estrellas, donde los científicos sospechan que se forman más mundos.

“Contrario a algunas predicciones teóricas, inferimos de las detecciones actuales que los más numerosos tienen masas similares a la de Neptuno, y no parece haber un aumento en la cantidad de masas menores”, dijo el autor principal del estudio Daisuke Suzuki, investigador posdoctoral en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA. “Concluimos que los planetas de la masa de Neptuno en estas órbitas exteriores son alrededor de 10 veces más comunes que los planetas con la masa de Júpiter en órbitas similares a la de Júpiter”.

La técnica de microlente gravitacional aprovecha que la luz es curvada por el efecto de objetos masivos. Esto ocurre cuando una estrella en primer plano –que actúa como lente– se alinea con una estrella de fondo lejana –la fuente– desde nuestro punto de vista. Según la órbita de la estrella en la galaxia, la alineación puede durar días o semanas, cambiando el brillo aparente de la fuente. El patrón preciso de estos cambios proporciona pistas claves a los astrónomos sobre la naturaleza de la estrella que actúa como lente, incluyendo cualquier planeta que pueda albergar.

En el nuevo estudio, el quipo determinó la proporción de masa del planeta en relación a la estrella y su separación para alrededor del 40% de los casos detectados por microlente.

Más de 50 exoplanetas han sido descubiertos usando microlente, en comparación a los miles detectados por otras técnicas como velocidad radial o tránsito. Dado que las alineaciones entre estrellas son raras y ocurren de manera aleatoria, los astrónomos deben monitorear millones de estrellas en busca de los cambios de brillo que delatan a un evento de microlente.

Sin embargo, la técnica de microlente tiene un enorme potencial. Puede detectar planetas cientos de veces más lejanos que otros métodos, permitiendo investigar una amplia franja de la Vía Láctea. La técnica puede localizar exoplanetas de masas menores y a mayores distancias de sus estrellas, y es lo bastante sensible para encontrar planetas errantes.

Algunas misiones como Kepler han tenido un enorme éxito para hallar planetas que orbitan cerca de sus estrellas con la técnica del tránsito, pero aunque esta técnica es sensible para planetas cercanos, no lo es para los más distantes. Los estudios por microlente son complementarios, permitiendo un mejor estudio de las partes exteriores de los sistemas planetarios con menos sensibilidad para los planetas más cercanos a sus estrellas.

“Combinando microlente con otras técnicas nos proporciona una visión general más clara del contenido planetario de nuestra galaxia”, dijo Takahiro Sumi de la Universidad de Osaka en Japón, miembro del equipo.

Desde 2007 a 2012, el grupo Microlensing Observations in Astrophysics (MOA), emitió 3.300 alertas informando a la comunidad astronómica sobre eventos de microlente en proceso. El equipo de Suzuki identificó 1.474 eventos de microlente bien observados, con 22 mostrando señales planetarias claras. Esto incluye cuatro planetas nunca antes reportados.

Para estudiar estos eventos en gran detalle, el equipo incluyó datos de otro proyecto importante de microlente operando en el mismo periodo, el Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE), así como también observaciones adicionales de otros proyectos diseñados para hacer seguimiento a las alertas de MOA y OGLE.

A partir de esta información, los investigadores determinaron la frecuencia de los planetas comparados con la relación de masa entre el planeta y la estrella así como las distancias entre ellos. Para una estrella típica que alberga planetas con aproximadamente un 60% de la masa del Sol, el planeta típico detectado por microlente es un mundo con entre 10 y 40 veces la masa de la Tierra. En comparación, Neptuno posee 17 veces la masa de la Tierra.

Los resultados implican que los mundos fríos con la masa de Neptuno probablemente son los tipos más comunes de planetas más allá de lo que se conoce como la “línea de hielo”: el punto donde el agua permanece congelada durante la formación planetaria. Se piensa que la línea de nieve en el Sistema Solar se encuentra a unas 2,7 veces la distancia media entre la Tierra y el Sol, lo que la ubica en el medio de donde hoy está el cinturón principal de asteroides.

“Más allá de la línea de nieve, los materiales que eran gaseosos más cerca de la estrella se condensan en cuerpos sólidos, incrementando la cantidad de material disponible para comenzar el proceso de creación de planetas. Aquí es donde pensamos que la formación planetaria era más eficiente, y es también la región donde el microlente es más sensible”, dijo Suzuki.

El telescopio Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST), programado para ser lanzado a mediados de la década de 2020, llevará a cabo un exhaustivo sonde de microlentes. Los astrónomos esperan que entregue la masa y distancia de miles de planetas, completando el trabajo comenzado por Kepler y proporcionando el primer censo galáctico de propiedades planetarias.

El estudio “The Exoplanet Mass-Ratio Function From The MOA-II Survey: Discovery Of A Break And Likely Peak At A Neptune Mass” fue publicado en la edición del 20 de diciembre de 2016 de The Astrophysical Journal.

Fuente: NASA