No existe correlación entre la composición de los planetas gigantes y sus estrellas anfitrionas


Según una nueva investigación, no existe una fuerte correlación entre las composiciones de los planetas gigantes de gas y su estrella anfitriona cuando se trata de elementos más pesados que el hidrógeno y el helio.

En su juventud, las estrellas están rodeadas por un disco protoplanetario, un disco giratorio de gas y polvo del que nacen los planetas.

Durante mucho tiempo, los astrónomos se han preguntado, ¿durante cuánto tiempo la composición de una estrella determina la materia prima a partir de la cual se construyen los planetas? - una pregunta que actualmente es más fácil de investigar ahora que sabemos que nuestra galaxia, la Vía Láctea, está repleta de exoplanetas.

"Comprender la relación entre la composición química de una estrella y sus planetas podría ayudar a arrojar luz sobre el proceso de formación planetaria", dijo la Dra. Johanna Teske, astrónoma de los Observatorios de la Institución Carnegie para la Ciencia.

"El trabajo anterior analizó la relación entre la presencia de planetas y la cantidad de hierro que existe en las estrellas anfitrionas, pero queríamos expandir eso para incluir el contenido de elementos pesados ​​de los planetas en sí mismos, y analizar algo más que solo el hierro", agregó Daniel Thorngren, astrónomo de la Université de Montréal.

El estudio
En el estudio, los investigadores compararon el contenido de elementos pesados ​​de 24 planetas gigantes fríos, con la abundancia de carbono, oxígeno, magnesio, silicio, hierro y níquel en sus 20 estrellas anfitrionas.

Se sorprendieron al descubrir que existe una ausencia de una correlación clara entre la cantidad de elementos pesados ​​en estos planetas gigantes y la cantidad de estos elementos formadores de planetas en sus estrellas anfitrionas.

Entonces, ¿cómo pueden los astrónomos explicar la tendencia establecida de que las estrellas ricas en elementos pesados ​​tienen más probabilidades de albergar planetas gigantes gaseosos?

"Descifrar esta discrepancia podría revelar nuevos detalles sobre el proceso de formación de planetas", dijo el Dr. Jonathan Fortney, científico del Departamento de Astronomía y Astrofísica de la Universidad de California en Santa Cruz.

"Por ejemplo, ¿qué otros factores contribuyen a la composición de un planeta recién gestado a medida que se forma? Quizás su ubicación en el disco y qué tan lejos está de cualquier vecino. Se necesita más trabajo para responder estas preguntas cruciales”.

Una pista puede provenir de los resultados combinados de los astrónomos que agrupan los elementos pesados ​​en agrupaciones que reflejan sus características.

Los astrónomos vieron una correlación tentativa entre los elementos pesados ​​de un planeta y la abundancia relativa de carbono y oxígeno de su estrella anfitriona, que se denominan elementos volátiles, en comparación con el resto de los elementos incluidos en este estudio, que pertenecen al grupo llamado elementos refractarios.

Estos términos se refieren a los puntos de ebullición bajos de los elementos, en el caso de los elementos refractarios. Los elementos volátiles pueden representar una composición planetaria rica en hielo, mientras que los elementos refractarios pueden indicar una composición rocosa.

El punto de ebullición de una sustancia es la temperatura a la cual la presión de vapor del líquido es igual a la presión que rodea al líquido y el líquido se transforma en vapor.

"Estoy emocionada por explorar más este resultado tentativo y espero agregar más información a nuestra comprensión de las relaciones entre las estrellas y las composiciones planetarias de las próximas misiones, como el telescopio espacial James Webb de la NASA, que podrá medir elementos en atmósferas de exoplanetas", dijo la Dra. Johanna Teske.

Crédito de la imagen: NASA / ESA / STScI / L. Calcada.

Referencia del documento científico:
Johanna K. Teske et al. 2019. ¿Las estrellas ricas en metal hacen planetas ricos en metal? Nuevas ideas sobre la formación de planetas gigantes a partir de la abundancia de sus estrellas anfitrionas. The Astronomical Journal, Volumen 158, Número 6; doi: 10.3847 / 1538-3881 / ab4f79

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