Exoplanetas faltantes

Todo indica que el Universo (al menos nuestra galaxia así lo muestra) esta lleno de planetas orbitando otras estrellas. Pero cuantos más descubrimos, más preguntas surgen a partir de sus peculiaridades.

Un ejemplo de esto es la curiosa ausencia de planetas con tamaños y masas de varias veces la Tierra (llamados supertierras), pero algo más pequeños y masivos que los planetas Neptuno y Urano (llamados subneptunos).

Esta notable falta de planetas extrasolares, una especie de laguna vacía en los datos observacionales, es motivo de intriga y estudio entre la comunidad astronómica. ¿Dónde están esos planetas con entre 1.5 y 2 veces el tamaño de la Tierra? ¿Es una ausencia real o simplemente es producto de nuestras limitaciones tecnológicas para encontrarlos?

Bien, pues una investigación reciente, a partir de datos del retirado Telescopio Espacial Kepler podría darnos algunas respuestas. El estudio es encabezado por Jessie Christiansen (Caltech/IPAC) y es presentado en la revista The Astronomical Journal.

Un gap en los datos

De inicio, hoy en día el número de observaciones son suficientes para decir que muy probablemente esa «brecha en los datos» (los astrónomos llaman a estos huecos en sus gráficas «gaps»), es real: algo está sucediendo que impide que los planetas alcancen y/o permanezcan en este tamaño.

Los investigadores creen que esta brecha o faltante podría explicarse porque ciertos subneptunos pierden sus atmósferas con el tiempo. Esta pérdida ocurriría si el planeta no tuviera suficiente masa, y por lo tanto, fuerza gravitacional para retenerla. Así, los subneptunos menos masivos reducirían su tamaño al de las supertierras, dejando «un claro» sin especímenes en los datos observacionales.

Pero ahora viene la pregunta, ¿cómo están perdiendo sus atmósferas estos planetas? Bien, la comunidad astronómica de exoplanetas parece inclinarse por dos mecanismos: uno llamado pérdida de masa impulsada por el núcleo y otro denominado fotoevaporación.

En la fotoevaporación, la atmósfera del exoplaneta es literalmente arrastrada por la caliente radiación de su estrella anfitriona. Es como cuando desprendemos las frágiles semillas del diente de león. Los modelos y las observaciones parecen indicar que esto ocurre dentro de los primeros 100 millones de años de un planeta. Sin embargo, la pérdida de masa impulsada por el núcleo podría ocurrir mucho más tarde, más cerca de los mil millones de años en la vida del planeta. Y este mecanismo se genera desde el interior de los planetas.

«Sin la masa suficiente, sea cual sea el mecanismo, simplemente no aguantas, pierdes la atmósfera y te encoges», señala Christiansen. Y el trabajo recién publicado por la investigadora y sus colegas ha revelado evidencia de la pérdida de masa impulsada por el núcleo como el responsable del «gap».

Resolviendo el misterio

Para este estudio, Christiansen y sus coautores utilizaron datos de la misión extendida del Telescopio Espacial Kepler, donde observaron los cúmulos estelares Pesebre y Hyades, que tienen entre 600 y 800 millones de años de edad.

Recordemos que Kepler estuvo activo en el espacio hasta octubre de 2018, cuando después de una serie de fallas en los instrumentos que controlaban sus movimientos y estabilidad de apuntado, agotó su combustible.

Si asumimos que los planetas tienen la misma edad que sus estrellas anfitrionas, los subneptunos en estos cúmulos habrían superado la edad en la que podría haber ocurrido la fotoevaporación, pero no la suficiente como para haber experimentado una pérdida de masa impulsada por el núcleo.

Entonces, si el equipo viera que había muchos subneptunos en Pesebre y Hyades (en comparación con estrellas más antiguas en otros cúmulos), podrían concluir que no se había producido fotoevaporación. En ese caso, la pérdida de masa impulsada por el núcleo sería la explicación más probable de lo que les sucede a los subneptunos menos masivos con el tiempo.

Al observar el Pesebre y Hyades, los investigadores descubrieron que casi el 100% de las estrellas con planetas de estos cúmulos todavía tienen un planeta subneptuno o al menos un candidato. A juzgar por el tamaño de estos planetas, los investigadores creen que han conservado sus atmósferas.

Esto difiere de otras estrellas más antiguas observadas por Kepler (estrellas con más de 800 millones de años), de las cuales sólo el 25% tienen subneptunos. La edad más avanzada de estas estrellas está más cerca del período de tiempo en el que se cree que tiene lugar la pérdida de masa impulsada por el núcleo.

A partir de estas observaciones, el equipo concluyó que la fotoevaporación no pudo haber tenido lugar en el Pesebre y Hyades. Si así fuera, habría ocurrido cientos de millones de años antes, y a estos planetas les quedaría poca o ninguna atmósfera. Esto deja a la pérdida de masa impulsada por el núcleo como la principal explicación de lo que probablemente sucede con las atmósferas de esos exoplanetas.

A pesar de todo, el caso podría no estar cerrado. Aún desconocemos muchos detalles importantes de la fotoevaporación y de la pérdida de masa impulsada por el núcleo. Los astrónomos piensan que futuros datos de telescopios trabajando actualmente en el campo de los exoplanetas podrían dar una mejor respuesta al gap de las supertierras.

Fuente: NASA Data Reveals Possible Reason Some Exoplanets Are Shrinking