Ciencias

Los exoplanetas rocosos son más diversos y exóticos de lo que se pensaba

La mayoría de los exoplanetas rocosos son exóticos en composición y mineralogía, según un análisis de la composición química de las llamadas enanas blancas «contaminadas» en el vecindario solar.

Putirka y Xu presentan las primeras estimaciones de los tipos de rocas en exoplanetas que han orbitado enanas blancas contaminadas, estrellas cuyas composiciones atmosféricas registran la caída de objetos planetarios en órbita anterior. Crédito de la imagen: NOIRLab / NSF / AURA / J. da Silva / M. Zamani & M. Kosari, NOIRLab de NSF.

Las enanas blancas son estrellas que han abandonado la secuencia principal, habiendo agotado todo su combustible; las estrellas primero se expanden para formar gigantes rojas y luego se contraen a un tamaño que es aproximadamente del tamaño de la Tierra.

Los planetas que orbitan alrededor de estas estrellas pueden desintegrarse debido a la fuerte atracción gravitacional de sus anfitriones, y los escombros resultantes caen en atmósferas estelares.

Estas enanas blancas contaminadas actúan como «espectrómetros de masas cósmicos» que proporcionan análisis casi directos de las composiciones de exoplanetas.

Las fuentes de contaminación pueden consistir en planetas enteros o pedazos rotos de planetas, como el cinturón de asteroides principal del Sistema Solar.

Al buscar elementos que no existirían naturalmente en la atmósfera de una enana blanca (cualquier cosa menos hidrógeno y helio), los astrónomos pueden descubrir de qué están hechos estos objetos rocosos.

En el nuevo estudio, el profesor Keith Putirka, geólogo de la Universidad Estatal de California, y el Dr. Siyi Xu del Observatorio Gemini y el Laboratorio NOIR de la NSF analizaron 23 enanas blancas contaminadas, todas a unos 650 años luz del Sol, donde el calcio, el silicio, el magnesio y el hierro se encontraban con precisión. medido utilizando el Observatorio WM Keck en Hawai, el Telescopio Espacial Hubble de NASA / ESA y otros observatorios.

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Luego, los astrónomos utilizaron las abundancias medidas de estos elementos para reconstruir los minerales y rocas que se formarían a partir de ellos.

Descubrieron que estas enanas blancas tienen una gama de composiciones mucho más amplia que cualquiera de los planetas interiores de nuestro Sistema Solar, lo que sugiere que sus planetas tenían una mayor variedad de tipos de rocas.

De hecho, algunas de las composiciones son tan inusuales que los autores tuvieron que crear nuevos nombres, como piroxenitas de cuarzo y dunitas de periclasa, para clasificar los nuevos tipos de rocas que deben haber existido en estos planetas.

«Aunque algunos exoplanetas que orbitan alrededor de enanas blancas contaminadas se parecen a la Tierra, la mayoría tiene tipos de rocas que son exóticas para nuestro sistema solar», dijo Xu.

“Algunos de los tipos de rocas que vemos en los datos de la enana blanca disolverían más agua que las rocas en la Tierra y podrían afectar el desarrollo de los océanos”, agregó el profesor Putirka.

«Algunos tipos de rocas pueden derretirse a temperaturas mucho más bajas y producir una corteza más gruesa que las rocas terrestres, y algunos tipos de rocas pueden ser más débiles, lo que puede facilitar el desarrollo de la tectónica de placas».

«Estudios previos de enanas blancas contaminadas han encontrado elementos de cuerpos rocosos, incluidos calcio, aluminio y litio».

“Sin embargo, estos son elementos menores (que típicamente constituyen una pequeña parte de una roca terrestre) y las mediciones de los elementos principales (que conforman una gran parte de una roca terrestre), especialmente el silicio, son necesarias para saber realmente ese tipo de roca tipos habrían existido en estos planetas. «

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«Además, los altos niveles de magnesio y los bajos niveles de silicio medidos en atmósferas de enanas blancas sugieren que los escombros rocosos detectados probablemente provenían del interior de los planetas, del manto, no de su corteza».

Algunos estudios previos de enanas blancas contaminadas han informado signos de que existía corteza continental en los planetas rocosos que orbitaban estas estrellas, pero el equipo no encontró evidencia de rocas de la corteza.

Sin embargo, las observaciones no excluyen completamente que los planetas tuvieran corteza continental u otros tipos de corteza.

“Creemos que si existe roca de la corteza, no podemos verla, probablemente porque ocurre en una fracción muy pequeña en comparación con la masa de otros componentes planetarios, como el núcleo y el manto, que se van a medir”, dijo el profesor Putirka.

O descubrimientos fueron publicados esta semana en el periódico Comunicaciones de la naturaleza.

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KD Putirka y S. Xu. 2021. Las enanas blancas contaminadas revelan tipos exóticos de rocas del manto en exoplanetas en nuestro vecindario solar. nat común 12, 6168; doi: 10.1038 / s41467-021-26403-8

Prudencia Febo

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