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Descubrimiento raro – ‘Neptuno cálido’ alrededor de una estrella azul brillante – proporciona pistas sobre la rareza de los Neptunos calientes

En los últimos 25 años, los astrónomos han encontrado miles de exoplanetas alrededor de las estrellas de nuestra galaxia, pero más del 99 % de ellos orbitan estrellas más pequeñas, desde enanas rojas hasta estrellas ligeramente más masivas que nuestro sol, que se considera una estrella de tamaño promedio. . .

Se han descubierto pocos alrededor de estrellas más masivas, como las estrellas de tipo A, estrellas azules brillantes que tienen el doble del tamaño del Sol, y la mayoría de los exoplanetas observados son del tamaño de Júpiter o más grandes. Algunas de las estrellas más brillantes del cielo nocturno, como Sirius y Vega, son estrellas de tipo A.

Astrónomos de la Universidad de California, Berkeley, han informado ahora de un nuevo planeta del tamaño de Neptuno, llamado HD 56414 b, alrededor de una de estas estrellas de tipo A calientes, pero de corta duración, y ofrece una pista de por qué hay tan poco gas. Los planetas gigantes más pequeños que Júpiter se ven alrededor del 1% más brillante de las estrellas de nuestra galaxia.

Los métodos actuales de detección de exoplanetas encuentran más fácilmente planetas con períodos orbitales cortos y rápidos alrededor de sus estrellas, pero este planeta recién descubierto tiene un período orbital más largo que la mayoría de los descubiertos hasta la fecha. Los investigadores sugieren que un planeta del tamaño de Neptuno fácil de encontrar cerca de una estrella brillante de tipo A sería despojado rápidamente de su gas por la fuerte radiación estelar y se convertiría en un núcleo indetectable.

Si bien se ha propuesto esta teoría para explicar los llamados desiertos calientes de Neptuno alrededor de estrellas más rojas, se desconoce si esto se extiende a estrellas más calientes (estrellas tipo A entre 1,5 y 2 veces más calientes que el Sol) debido a la escasez de planetas conocidos alrededor. algunos La estrella más brillante de la galaxia.

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«Es uno de los planetas más pequeños que conocemos sobre estas estrellas realmente masivas», dijo Stephen Giacalon, estudiante graduado de la Universidad de California, Berkeley. «De hecho, esta es la estrella más caliente que conocemos con un planeta más pequeño que Júpiter. Este planeta es interesante ante todo porque este tipo de planetas son muy difíciles de encontrar, y probablemente no encontremos muchos como ellos en el futuro previsible». futuro.»

desierto caliente neptuno

El descubrimiento de lo que los investigadores llaman un «Neptuno cálido» fuera de la región donde el planeta habría sido despojado de su gas sugiere que las estrellas brillantes de tipo A pueden contener muchos núcleos invisibles dentro de la región caliente de Neptuno esperando ser descubiertos por técnicas más sensibles. .

En su artículo, los investigadores concluyeron: «Podríamos esperar ver la acumulación de los remanentes del núcleo de Neptuno en períodos orbitales cortos» alrededor de tales estrellas.

El descubrimiento también se suma a nuestra comprensión de cómo evolucionaron las atmósferas planetarias, dijo Courtney Dressing, profesora asistente de astronomía en la Universidad de California, Berkeley.

«Hay una gran pregunta sobre cómo los planetas retienen sus atmósferas a lo largo del tiempo», dijo Dressing. «Cuando miramos planetas más pequeños, ¿miramos la atmósfera en la que se formaron cuando se formaron originalmente a partir de un disco de acreción? ¿Vemos la atmósfera de la que el planeta fue expulsado con el tiempo? Si pudiéramos mirar planetas que reciben diferentes cantidades de luz de su estrella, especialmente las diferentes longitudes de onda de la luz, que es lo que nos permiten hacer las estrellas A – nos permite cambiar la proporción de rayos X a ultravioleta – entonces podemos tratar de ver exactamente cómo El planeta mantiene su atmósfera a lo largo del tiempo».

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Giakalon y Dressing informaron sobre su descubrimiento en un artículo antes que ella. Cartas de revistas astrofísicas y publicarlo en línea.

Según Dressing, está bien establecido que los planetas altamente radiantes del tamaño de Neptuno que orbitan estrellas menos masivas como el Sol son mucho más raros de lo esperado. Pero si esto se aplica o no a los planetas que orbitan estrellas de tipo A porque estos planetas son difíciles de detectar.

Una estrella de tipo A es un animal diferente a las pequeñas enanas F, G, K y M. Los planetas cercanos que orbitan estrellas similares al Sol reciben grandes cantidades de rayos X y radiación ultravioleta, pero los planetas cercanos que orbitan estrellas de tipo A están expuestos a una radiación cercana. La radiación de los rayos ultravioleta es mucho más que rayos X o rayos UV extremos.

«Determinar si el desierto caliente de Neptuno también se extiende a las estrellas de tipo A proporciona una idea de la importancia de la radiación ultravioleta cercana para controlar el escape atmosférico», dijo. «Este hallazgo es importante para comprender la física de la pérdida de masa atmosférica e investigar la formación y evolución de los planetas menores».

El planeta HD 56414 b fue descubierto por la misión TESS de la NASA al pasar junto a su estrella HD 56414. Dressing, Giacalone y sus colegas confirmaron que HD 56414 era una estrella de tipo A mediante la adquisición de espectros utilizando el telescopio de 1,5 metros operado por Small and Telescope System Consortium Búsqueda de apertura media (SMARTS) en Cerro Tololo, Chile.

El planeta tiene 3,7 veces el diámetro de la Tierra y orbita la estrella cada 29 días a una distancia igual a una cuarta parte de la distancia entre la Tierra y el Sol. El sistema tiene unos 420 millones de años, mucho más joven que la edad de nuestro Sol de 4.500 millones de años.

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Los investigadores modelaron el efecto de la radiación de la estrella en el planeta y concluyeron que, si bien la estrella puede estar alejándose lentamente de su atmósfera, es probable que sobreviva durante mil millones de años, más allá del punto en el que se espera la estrella. arder y colapsar, dando como resultado una supernova.

Giakalon dijo que los planetas del tamaño de Júpiter son menos susceptibles a la fotoevaporación porque sus núcleos son lo suficientemente grandes como para contener su propio gas de hidrógeno.

«Hay un equilibrio entre la masa central del planeta y lo hinchada que está la atmósfera», dijo. «Para los planetas del tamaño de Júpiter o más grandes, el planeta es lo suficientemente masivo como para adherirse gravitacionalmente a su atmósfera hinchada. A medida que te mueves hacia planetas del tamaño de Neptuno, la atmósfera aún está hinchada, pero el planeta no tiene la misma masa, por lo que pueden perder su atmósfera más fácilmente».

Giacalone y Dressing continúan buscando más exoplanetas del tamaño de Neptuno alrededor de estrellas de tipo A, con la esperanza de encontrar otros planetas en o cerca del cálido desierto de Neptuno, para comprender dónde se forman estos planetas en el disco de acreción durante la formación estelar, ya sea que se muevan hacia adentro. o Al exterior a lo largo del tiempo, y cómo evoluciona su atmósfera.

El trabajo fue apoyado por un premio FINESST de la NASA (80NSSC20K1549) y la Fundación David y Lucile Packard (2019-69648).