Una mezcla de procesos define tamaño y ubicación de los subneptunos

Una combinación de procesos cósmicos determina la formación de uno de los tipos de planetas más comunes fuera de nuestro sistema solar, los subneptunos (más grandes que la Tierra y menores que Neptuno).

Un nuevo estudio dirigido por investigadores de la Universidad de Penn State utilizó datos del Satélite de Sondeo de Exoplanetas en Tránsito (TESS) de la NASA para estudiar subneptunos jóvenes que orbitan cerca de sus estrellas. El trabajo proporciona información sobre cómo estos planetas podrían migrar hacia el interior o perder su atmósfera durante sus etapas iniciales. Los hallazgos se han publicado en la revista Astronomical Journal.

"La mayoría de los aproximadamente 5.500 exoplanetas descubiertos hasta la fecha tienen una órbita muy cercana a sus estrellas, más cercana que Mercurio a nuestro Sol, a los que llamamos planetas 'cercanos'", afirmó en un comunicado Rachel Fernandes, investigadora postdoctoral del presidente en el Departamento de Astronomía y Astrofísica de Penn State y líder del equipo de investigación.

"Muchos de estos son subneptunos gaseosos, un tipo de planeta ausente en nuestro sistema solar. Si bien nuestros gigantes gaseosos, como Júpiter y Saturno, se formaron más lejos del Sol, no está claro cómo tantos subneptunos cercanos lograron sobrevivir cerca de sus estrellas, donde son bombardeados por una intensa radiación estelar".

EJEMPLOS ALREDEDOR DE ESTRELLAS JÓVENES

Para comprender mejor cómo se forman y evolucionan los subneptunos, los investigadores se centraron en planetas alrededor de estrellas jóvenes, que solo recientemente se hicieron observables gracias a TESS.

"Comparar la frecuencia de exoplanetas de ciertos tamaños alrededor de estrellas de diferentes edades puede revelarnos mucho sobre los procesos que determinan la formación planetaria", concluyó Fernandes. Si los planetas se forman comúnmente en tamaños y lugares específicos, deberíamos observar una frecuencia similar de esos tamaños a lo largo de diferentes edades. De no ser así, esto sugiere que ciertos procesos están cambiando estos planetas con el tiempo.

Sin embargo, observar planetas alrededor de estrellas jóvenes ha sido tradicionalmente difícil. Las estrellas jóvenes emiten ráfagas de radiación intensa, giran rápidamente y son muy activas, lo que genera altos niveles de "ruido" que dificultan la observación de planetas a su alrededor.

"Las estrellas jóvenes en sus primeros mil millones de años de vida experimentan rabietas, emitiendo una gran cantidad de radiación", explicó Fernandes. "Estas rabietas estelares generan mucho ruido en los datos, por lo que dedicamos los últimos seis años a desarrollar una herramienta computacional llamada Pterodactyls para ver a través de ese ruido y detectar planetas jóvenes en los datos de TESS".

El equipo de investigación utilizó Pterodáctilos para evaluar los datos de TESS e identificar planetas con períodos orbitales de 12 días o menos (de referencia, mucho menos que la órbita de Mercurio de 88 días). Con el objetivo de examinar el tamaño de los planetas, así como su formación por la radiación de sus estrellas anfitrionas, el equipo pudo observar dos órbitas completas de posibles planetas gracias a la ventana de estudio de 27 días. Se centraron en planetas con un radio de entre 1,8 y 10 veces el tamaño de la Tierra, lo que permitió al equipo determinar si la frecuencia de subneptunos es similar o diferente en sistemas jóvenes en comparación con sistemas más antiguos observados previamente con TESS y el Telescopio Espacial Kepler de la NASA, que ya no está en uso.

CAMBIA CON EL TIEMPO

Los investigadores descubrieron que la frecuencia de subneptunos cercanos cambia con el tiempo, con menos subneptunos alrededor de estrellas de entre 10 y 100 millones de años de edad, en comparación con aquellas de entre 100 y 1000 millones de años. Sin embargo, la frecuencia de subneptunos cercanos es mucho menor en sistemas más antiguos y estables.

"Creemos que diversos procesos están moldeando los patrones que observamos en estrellas cercanas de este tamaño", afirmó Fernandes. "Es posible que muchos subneptunos se formaran originalmente más lejos de sus estrellas y migraran lentamente hacia el interior con el tiempo, por lo que observamos más de ellos en este período orbital en la edad intermedia. En años posteriores, es posible que los planetas se encojan con mayor frecuencia cuando la radiación de la estrella prácticamente expulsa su atmósfera, un proceso denominado pérdida de masa atmosférica que podría explicar la menor frecuencia de subneptunos. Sin embargo, es probable que sea una combinación de procesos cósmicos la que moldea estos patrones a lo largo del tiempo, en lugar de una sola fuerza dominante".