Las estrellas pequeñas pueden albergar planetas más grandes de lo que se pensaba anteriormente

Las estrellas de menos de la mitad de la masa de nuestro Sol son capaces de albergar planetas gigantes al estilo de Júpiter, en conflicto con la teoría más aceptada sobre cómo se forman dichos planetas, según un nuevo estudio dirigido por UCL (University College London) y por University de los investigadores de Warwick.

Los gigantes gaseosos, como otros planetas, se forman a partir de discos de material alrededor de estrellas jóvenes. De acuerdo con la teoría de acreción del núcleo, primero forman un núcleo de roca, hielo y otros sólidos pesados, atrayendo una capa exterior de gas una vez que el núcleo es lo suficientemente masivo (alrededor de 15 a 20 veces el de la Tierra).

Sin embargo, las estrellas de baja masa tienen discos de baja masa que los modelos predicen que no proporcionarían suficiente material para formar un gigante gaseoso de esta manera, o al menos no lo suficientemente rápido antes de que el disco se rompa.

En el estudio, aceptado para su publicación en la revista Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society (MNRAS), los investigadores analizaron 91.306 estrellas de baja masa, utilizando observaciones del Satélite de Sondeo de Exoplanetas en Tránsito (TESS) de la NASA, y en 15 casos encontraron caídas en el brillo de la luz correspondientes a un gigante gaseoso que pasaba frente a la estrella.

Cinco de los 15 planetas gigantes potenciales ya han sido confirmados como planetas utilizando métodos independientes. Uno de estos planetas confirmados orbita una estrella que tiene una quinta parte de la masa del Sol, lo que no sería posible según los modelos de formación de planetas.

El autor principal, el Dr. Ed Bryant (Laboratorio de Ciencias Espaciales Mullard en UCL, anteriormente la Universidad de Warwick), quien comenzó el trabajo como parte de su doctorado, dijo: «Las estrellas de baja masa son mejores para formar planetas gigantes de lo que pensábamos. Modelos de formación de planetas. En En particular, nuestra detección de gigantes gaseosos que orbitan estrellas tan bajas como el 20% de la masa del Sol representa un conflicto con la teoría actual».

Coautor Dr. Vincent Van Eylen (Laboratorio de Ciencias Espaciales Mullard en UCL) dijo: «El hecho de que, aunque raro, existan gigantes gaseosos alrededor de estrellas de baja masa es un descubrimiento inesperado y significa que los modelos de formación de planetas deberán revisarse».

Una posible interpretación es que los gigantes gaseosos no se forman a través de la acreción del núcleo, sino a través de la inestabilidad gravitacional, donde el disco que rodea a una estrella se fragmenta en grupos de polvo y gas del tamaño de un planeta. Si ese es el caso, las estrellas de baja masa podrían albergar gigantes gaseosos muy grandes, dos o tres veces la masa de Júpiter. Sin embargo, esto se considera poco probable, ya que los discos alrededor de estrellas de baja masa no parecen ser lo suficientemente masivos como para romperse de esta manera.

Otra explicación, dicen los investigadores, es que los astrónomos han subestimado la masa del disco de una estrella, lo que significa que, después de todo, las estrellas pequeñas pueden formar planetas gigantes a través de la acumulación del núcleo.

Esto puede deberse a que calculamos incorrectamente la masa de los discos que podemos observar a través de los telescopios, o a que los discos tienen una mayor masa al principio de la vida de una estrella, cuando es muy difícil observarlos (ya que están incrustados en nubes de polvo), en comparación con más tarde en la vida de una estrella, cuando podemos observarlos.

Coautor Dr. Dan Bayliss (Universidad de Warwick) dijo: «Es posible que no entendamos las masas de estos discos protoplanetarios tan bien como pensábamos. Nuevos instrumentos poderosos, como el telescopio espacial James Webb, podrán estudiar las propiedades de estos discos con más detalle».

En su artículo, los investigadores buscaron identificar con qué frecuencia ocurrían planetas gigantes alrededor de estrellas de baja masa, probando si esta tasa de ocurrencia coincidía con lo que predijeron los modelos de acreción del núcleo.

Utilizaron un algoritmo para identificar las señales de los gigantes gaseosos en tránsito en la luz emitida por las estrellas de baja masa. Luego examinaron estas señales, descartando una serie de falsos positivos.

Para determinar la probabilidad de que su método detectara gigantes gaseosos reales que orbitan estas estrellas, alimentaron simulaciones de miles de señales de planetas en tránsito en los datos reales de luz estelar de TESS, luego ejecutaron su algoritmo para ver cuántos de esos planetas serían detectados.

Ahora, los investigadores están trabajando para confirmar como planetas (o descartar) nueve de los 15 planetas candidatos que identificaron (cinco hasta ahora han sido confirmados como planetas, con un falso positivo). Estos candidatos podrían ser estrellas compañeras, o podría haber otra razón para las caídas en el brillo.

El equipo inferirá las masas de estos objetos buscando un «bamboleo» en la posición de su estrella anfitriona, lo que indica la posible atracción gravitacional del planeta. Este bamboleo se puede detectar a través del análisis espectroscópico de la luz de las estrellas, midiendo diferentes bandas de luz para rastrear el movimiento de la estrella alejándose o acercándose a nosotros.

Una versión completa del artículo está disponible en arXiv servidor de preimpresión.