Un planeta de tipo Júpiter caliente está condenado a colisionar contra su estrella en sólo tres millones de años

En ese momento,WASP-12b, formaba parte de una nueva clase de exoplanetas ("Júpiter calientes") descubiertos poco más de una década antes. Sin embargo, observaciones posteriores revelaron que WASP-12b fue el primer Júpiter caliente observado que orbita tan cerca de su estrella madre que se ha deformado. Si bien se han sugerido varios escenarios plausibles para explicar estas observaciones, una teoría ampliamente aceptada es que el planeta se está desintegrando a medida que cae lentamente hacia su estrella.

Un planeta que se desintegra al acercarse a su estrella madre

Basándose en la tasa observada de "desintegración de las mareas", los astrónomos estiman que WASP-12b caerá en su estrella madre en unos diez millones de años. En un estudio reciente, los astrónomos del proyecto Asiago Search for Transit Timing Variations of Exoplanets (TASTE) presentaron un análisis que combina nuevos datos espectrales del Observatorio La Silla con 12 años de curvas de luz de tránsito inéditas y datos de archivo. Sus resultados son consistentes con observaciones previas que sugieren que WASP-12b está experimentando rápidamente una disipación por marea y será consumido por su estrella.

Sus resultados fueron publicados en un artículo titulado "TASTE V. Una nueva investigación terrestre de la desintegración orbital en el Júpiter ultracaliente WASP-12b" aceptado por la revista Astronomy & Astrophysics . Está disponible en el servidor de preimpresión arXiv.

WASP-12b fue uno de los muchos Júpiter calientes descubiertos por Wide Angle Search for Planets (WASP), un consorcio internacional financiado y operado por la Universidad de Warwick y la Universidad de Keele. En términos de descubrimientos de exoplanetas, WASP ocupó el segundo lugar después de la misión Kepler y también se basó en el Método de Tránsito. Consiste en monitorear las estrellas para detectar caídas periódicas de luminosidad para inferir la presencia de planetas y limitar su tamaño y períodos orbitales. Basándose en sus observaciones de su tipo F (enana amarilla-blanca), el estudio WASP determinó que era un gigante gaseoso 1,465 veces más masivo que Júpiter con un período orbital de 1,1 días.

Pietro Leonardi, Ph.D. El autor principal del artículo fue un estudiante de ciencia y tecnología espacial de la Università di Trento. Como le dijo a Universe Today por correo electrónico, el descubrimiento de Júpiter calientes (HJ) representó un gran avance en los estudios de exoplanetas:

"El primer descubrimiento de un exoplaneta alrededor de una estrella de tipo solar por Mayor y Queloz (1995) revolucionó por completo la forma en que pensábamos que los planetas deberían y podrían encontrarse orbitando una estrella. Como seres humanos, a menudo tenemos la tendencia a imaginar nuevos conceptos cercanos a aquellos que ya entendemos. Este sesgo cognitivo es igualmente aplicable a los científicos, que son, después de todo, individuos comunes y corrientes.

"Hasta 1995, se suponía ampliamente que los exoplanetas (planetas que orbitan alrededor de estrellas más allá de nuestro sistema solar ) se parecerían a los de nuestro propio sistema solar. Esperábamos encontrar grandes gigantes gaseosos como Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno residiendo en distancias significativas de sus estrellas anfitrionas, mientras que planetas rocosos más pequeños como Mercurio, Venus, la Tierra y Marte ocuparían las regiones interiores".

El descubrimiento de un enorme gigante gaseoso que orbitaba muy cerca de su estrella hizo añicos estas expectativas y obligó a los astrónomos a reevaluar sus teorías sobre la formación y evolución de los planetas. Por ejemplo, los científicos habían sostenido durante mucho tiempo que los sistemas de exoplanetas probablemente se parecían al sistema solar y que sus planetas se formaban cerca de donde orbitaban. En este escenario, los planetas rocosos se forman más cerca de sus soles, mientras que los gigantes gaseosos se forman en los confines exteriores, más allá de la "Línea de Hielo", el límite más allá del cual los elementos volátiles (hidrógeno, carbono, nitrógeno y oxígeno) comienzan a congelarse.

"Destacó el hecho de que nuestro sistema solar no es representativo del sistema planetario típico del universo; más bien, parece ser un caso atípico", dijo Leonardi. Sin embargo, WASP-12b se distinguía de otros HJ porque era el único que parecía estar experimentando variaciones en su órbita. Se propusieron múltiples escenarios para esto, incluida la posibilidad de que estuviera experimentando una decadencia de marea (cayendo lentamente hacia su estrella). Como explicó Leonardi:

"WASP-12b es un planeta muy extremo. De hecho, forma parte de la subcategoría llamada Júpiter ultracaliente. El planeta está muy cerca de su estrella anfitriona, orbita alrededor de ella en sólo 1,09 días y tiene una temperatura superficial de 2600 K. Debido a su extrema proximidad a su estrella anfitriona, el planeta siente una fuerte atracción gravitacional que despoja a parte de su atmósfera de metales pesados, lo que crea un disco alrededor de la estrella. Cuando se descubrió por primera vez que WASP-12b tenía una órbita cambiante".

En el primer escenario, la variación temporal se atribuyó a que la estrella estaba más cerca de la Tierra en la dirección de la línea de visión. En este último, se debió a una rotación gradual de la órbita del planeta. Para su estudio, Leonardi y sus colegas presentaron un nuevo análisis basado en 28 curvas de luz de tránsito inéditas recopiladas por el Observatorio Asiago entre 2010 y 2022. Esto se combinó con todos los datos de archivo disponibles y espectros de alta resolución actualizados obtenidos por el Observatorio de Alta Precisión a partir del Instrumento Radial Velocity Planet Searcher-North (HARPS-N) en el telescopio de 3,6 metros de ESO en el Observatorio La Silla.

Estas observaciones permitieron al equipo confirmar que la órbita del planeta está decayendo y que su estrella la consumirá antes de lo esperado: en 3 millones de años en lugar de 10. Estos resultados han zanjado efectivamente el debate sobre la peculiar órbita de este planeta y las oportunidades actuales para seguirlo.

En los últimos 30 años, el campo de los estudios de exoplanetas ha experimentado un crecimiento tremendo y acelerado. Con más de 5.000 exoplanetas confirmados disponibles para estudio, el campo está ahora pasando del descubrimiento a la caracterización.

Referencia

P. Leonardi et al, TASTE V. A new ground-based investigation of orbital decay in the ultra-hot Jupiter WASP-12b, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2402.12120