Astronomía

Relación de densidad de radio de exoplanetas según el archivo de exoplanetas de la NASA

Relación de densidad de radio de exoplanetas según el archivo de exoplanetas de la NASA


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Descargué la información del archivo de exoplanetas de la NASA en: https://exoplanetarchive.ipac.caltech.edu/cgi-bin/TblView/nph-tblView?app=ExoTbls&config=compositepars

Llamé al archivo "NASA.Composite.Planet.Data.csv". Tuve que editar el archivo para eliminar el encabezado que impedía que se ejecutara el programa siguiente. (Pongo el encabezado en la parte superior del programa a continuación)

Luego lo tracé con Matplotlib usando este programa de Python (anaconda): https://planet.wikia.com/wiki/User:Granpa/Python_program

Obtuve esta imagen: https://i.imgur.com/1057YvQ.png ">


Las líneas rectas que ve en el diagrama deben provenir de valores extrapolados de radio o masa. Tenga en cuenta que la mayoría de los planetas no tienen ambos valores medidos simultáneamente, porque su técnica de descubrimiento solo es sensible al radio (tránsitos) o masa (Doppler).

Entonces, lo que las personas en esos archivos suelen hacer es asumir alguna relación de masa-radio para llenar esos vacíos. Estoy 99,9% seguro de que aquí es de donde vienen esas líneas perfectamente rectas. Los otros puntos dispersos son a lo que se refiere la respuesta de @ astrosnapper.


Lo que está viendo es una combinación de varias cosas a medida que avanza por el diagrama de izquierda a derecha con el aumento del radio del planeta. Como este diagrama de una charla de Cayman Unterborn en los recientes programas de conferencias "Know Thy Star - Know Thy Planet", es una transición de rocoso (como Marte, Venus, la Tierra; la 'Ma', la 'V' y la 'E' en el diagrama) exoplanetas con densidad creciente a medida que ~ 1.5 radios terrestres se alcanzan a gigantes gaseosos "similares a Neptuno" con una cantidad creciente de envoltura de gas, posiblemente con un núcleo más denso. (El tamaño y tipo del núcleo de Júpiter no es una cuestión totalmente resuelta, por ejemplo, por lo que la gama más amplia de exoplanetas podría tener una amplia variedad de propiedades del núcleo). Hay mucha más información en esta publicación de blog sobre 'Qué pequeños exoplanetas son rocosos', que habla de lo que podemos aprender sobre los planetas en el régimen de 0,5 a 4 radios terrestres.

En radios más altos (aproximadamente 11 radios terrestres / 1 radio de Júpiter) lo que está viendo es el efecto de la presión de degeneración de electrones. Esto hace que los radios de los exoplanetas con una masa de aproximadamente Júpiter, las enanas marrones de hasta 80 veces la masa de Júpiter y las estrellas enanas M de baja masa (con una masa de cientos de Júpiter) tengan radios muy similares pero con densidades muy variables. Esto provoca la línea casi vertical en el lado derecho de su gráfico. Esto es también lo que hace que sea muy difícil saber si tienes una estrella, una enana marrón o un planeta si solo tienes una medida del radio de un objeto en tránsito (de, por ejemplo, Kepler) y no tienes una medida de masa (generalmente a partir de velocidades radiales). Ir con ella.


Medición precisa del radio de exoplanetas

Tanto los telescopios espaciales Kepler como Spitzer tuvieron un papel que desempeñar en un trabajo reciente en el planeta Kepler-93b, cuyo tamaño se conoce ahora con una incertidumbre de apenas 120 kilómetros a cada lado del planeta. Lo que tenemos aquí es la medición más precisa del radio de un exoplaneta hasta ahora, un resultado útil en el estudio continuo de las "super-Tierras", un tipo de mundo para el que no tenemos un análogo en nuestro propio Sistema Solar. También entra en juego un tercer instrumento, para los estudios de la densidad del planeta derivados de los datos del Observatorio Keck sobre su masa (aproximadamente 3,8 veces la masa de la Tierra) y el radio conocido indica que es probable que este sea un mundo hecho de hierro y roca.

Y esa es absolutamente la única similitud entre Kepler-93b y la Tierra, ya que a 0.053 AU, seis veces más cerca que Mercurio del Sol, se estima que la temperatura de la superficie del planeta está en el rango de 760 grados Celsius. El planeta tiene 1,481 veces el ancho de la Tierra. La precisión de la medición es la historia aquí, un resultado tan preciso que, en palabras de Sarah Ballard (Universidad de Washington), autora principal del artículo sobre estos hallazgos, "es literalmente como poder medir la altura de una persona de seis pies de altura a tres cuartos de pulgada & # 8212 si esa persona estuviera parada en Júpiter. & # 8221

Imagen: Utilizando datos de los telescopios espaciales Kepler y Spitzer de la NASA, los científicos han realizado la medición más precisa del tamaño de un mundo fuera de nuestro sistema solar, como se ilustra en la concepción de este artista. El diámetro del exoplaneta, denominado Kepler-93b, ahora se conoce con una incertidumbre de solo el uno por ciento. Crédito: NASA / JPL-Caltech.

La forma en que se realizó la medición es una historia en sí misma. El instrumento Spitzer proporcionó datos para siete tránsitos de Kepler-93b entre 2010 y 2011, tres de ellos estudiados con una nueva técnica de observación llamada "pico hacia arriba" que redujo a la mitad la incertidumbre de las medidas de radio del propio Spitzer. Kepler-93 sirvió así como sujeto de prueba para la nueva técnica, que fue desarrollada en 2011 y permite un control más estricto sobre cómo la luz afecta los píxeles individuales en la cámara infrarroja del observatorio. El artículo examina las siete curvas de luz en detalle.

Mientras tanto, tenemos los datos de Kepler, que proporcionaron curvas de luz así como el oscurecimiento de la estrella causado por ondas sísmicas en movimiento en el interior. Ahora estamos en el ámbito de la astrosismología, que es una forma poderosa de investigar la composición de estrellas individuales. Las mediciones astrosísmicas a lo largo de una larga línea de base de observación pueden proporcionar información útil sobre la densidad de la estrella (con una precisión del 1 por ciento), así como su edad (dentro del 10%). Tales mediciones requieren una línea de base de observación larga a alta cadencia & # 8212 cadencia se refiere al tiempo entre observaciones del mismo objetivo & # 8212 y también tiene una alta precisión fotométrica.

Cuando tenemos tanto una medición de densidad astrosísmica de la estrella anfitriona del exoplaneta como una curva de luz de tránsito, podemos mejorar la precisión de nuestras mediciones de radio. Sara Seager (MIT) y sus colegas examinaron las densidades de estrellas anfitrionas en relación con las órbitas planetarias y el radio de la estrella ya en 2003, y el trabajo posterior de un equipo dirigido por Philip Nutzman (Harvard-Smithsonian CfA) utilizó astrosismología junto con curvas de luz de tránsito. para restringir el radio de HD 17156b, destacando un método que se ha considerado relevante para una gran cantidad de estudios recientes.

Las largas líneas de base de la misión Kepler y la precisión fotométrica sin precedentes hacen posible los estudios astrosísmicos de huéspedes de exoplanetas a gran escala ... Kepler-93 es un raro ejemplo de una enana de secuencia principal de masa subsolar que es lo suficientemente brillante como para producir datos de alta calidad para astrosismología. Las enanas frías, intrínsecamente débiles, muestran oscilaciones de amplitud más débil que sus primas más luminosas. Estos objetivos son científicamente valiosos no solo como huéspedes de exoplanetas, sino también como bancos de pruebas para la física del interior estelar en el régimen de masa subsolar.

La combinación de los datos de Kepler y la nueva técnica de Spitzer fue poderosa y agrega brillo a la ya rica historia de la cámara de matriz de infrarrojos (IRAC) de Spitzer en la ciencia exoplanetaria. El instrumento ha sido útil para mapear el clima planetario y caracterizar atmósferas súper terrestres, y ha sido una herramienta importante para descartar falsos positivos de exoplanetas, porque un planeta real presentará la misma profundidad de tránsito sin importar la longitud de onda en la que se observe. Después de perder su refrigerante en 2009, el telescopio, ahora denominado "Spitzer caliente", continúa proporcionando lecturas clave que ahora se mejoran con el desarrollo del proceso de "pico hacia arriba".

Kepler-93 es una estrella de aproximadamente el 90 por ciento de la masa y el radio del Sol, ubicada a unos 300 años luz de la Tierra. Con los datos de Spitzer que corroboran el hallazgo y el uso de astrosismología para restringir el resultado, terminamos con una barra de error que es solo el uno por ciento del radio de Kepler-93b. Un planeta que se cree que tiene 18.800 kilómetros de diámetro podría ser más grande o más pequeño que ese en unos 240 kilómetros, pero no más, un resultado sobresaliente para la ciencia exoplanetaria y una confirmación del poder de la astrosismología para determinar los radios estelares.

El artículo es Ballard et al., "Kepler-93b: Un mundo terrestre medido a 120 km y un caso de prueba para un nuevo modo de observación de Spitzer", El diario astrofísico Vol. 790, No. 1 (2014), 12 (resumen / preimpresión). También está disponible un comunicado de prensa del JPL.

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La gravedad superficial es de 1,73 gee, por lo que es tolerable. Lástima por la distancia, la temperatura y Dios sabe qué más.

Este es un excelente ejemplo del tipo de sinergia entre las mediciones de varias fuentes (Kepler, Spitzer, Keck-HIRES), pero también varias especialidades astronómicas (fotometría, espectroscopia, astrosismología) necesarias para derivar las propiedades de los planetas extrasolares del tamaño de una súper Tierra. Los análisis recientes de los datos de Kepler y las mediciones de velocidad radial basadas en tierra muestran que se produce una transición importante en los radios de los planetas de aproximadamente 1,5 (más o menos) veces el de la Tierra desde planetas con una composición predominantemente rocosa (es decir, planetas terrestres) a no rocosos. (es decir, mini-Neptunes y enanas gaseosas). Esto no solo tiene implicaciones sobre cómo se forman los planetas, sino también sobre el tamaño de los planetas habitables. De hecho, si el trabajo reciente sobre la función de radio de masa de los planetas es correcto, la mayoría de los planetas que algunas personas han argumentado son & # 8220potencialmente habitables & # 8221 no son planetas rocosos, mucho menos los habitables. Esto se analiza en detalle en el siguiente ensayo:

Se necesitarán más mediciones como la que describe Paul aquí para precisar las características de esta importante transición en la composición del planeta.

¿Está el planeta bloqueado por las mareas a esa distancia? Si es así, ¿podría un cinturón templado aunque ventoso a caballo entre el terminador ofrecer algún puerto para la vida? No sé lo suficiente sobre la posibilidad de este escenario de & # 8216 biosfera bloqueada por las mareas & # 8217, lo siento si la pregunta suena absurda.
Marcos.

Un planeta, dos estrellas: un sistema más común de lo que se pensaba

por SHANNON HALL el 4 de septiembre de 2014

Hay pocos entornos más hostiles que un planeta rodeando dos estrellas. Las poderosas fuerzas de marea de las estrellas pueden destruir fácilmente los bloques de construcción rocosos de los planetas o convertir un planeta recién formado en polvo. Pero los astrónomos han descubierto algunos de estos mundos hostiles.

Un nuevo estudio incluso sugiere que estos sistemas extremos existen en abundancia, con aproximadamente la mitad de todos los exoplanetas orbitando estrellas binarias.

El dañado telescopio espacial Kepler de la NASA es posiblemente el cazador de planetas más exitoso del mundo, a pesar del repentino final de su misión principal en mayo pasado. Durante casi cuatro años, Kepler monitoreó continuamente 150,000 estrellas en busca de pequeñas caídas en su luz cuando los planetas se cruzaron frente a ellas.

Hasta la fecha, los astrónomos han confirmado casi 1.500 exoplanetas utilizando solo datos de Kepler. Pero la base de datos de Kepler es inmensa. Y según el archivo de exoplanetas, hay más de 7.000 "Objetos de interés de Kepler", denominados KOI, que también podrían ser exoplanetas.

Hay un número aparentemente interminable de preguntas esperando ser respondidas. Pero uno se destaca: ¿cuántos exoplanetas rodean dos estrellas? Se sabe desde hace mucho tiempo que las estrellas binarias son un lugar común: se cree que aproximadamente la mitad de las estrellas de la Vía Láctea existen en sistemas binarios.

Un equipo de astrónomos, dirigido por Elliott Horch de la Universidad Estatal del Sur de Connecticut, ha demostrado que las estrellas con exoplanetas tienen la misma probabilidad de tener un compañero binario. En otras palabras, entre el 40 y el 50 por ciento de las estrellas anfitrionas son en realidad estrellas binarias.

El exoplaneta húmedo tiene cielos despejados

El orbe del tamaño de Neptuno es el mundo alienígena más pequeño que se sabe que tiene vapor de agua.

El exoplaneta más pequeño que se ha encontrado que contiene agua tiene aproximadamente el tamaño de Neptuno, y un raro vistazo a su atmósfera revela condiciones claras. El puñado de otros planetas pequeños cuyas atmósferas se han estudiado tienen cielos nublados.

"Es el planeta más pequeño que hemos visto en la atmósfera además de las nubes", dice Jonathan Fraine, astrónomo de la Universidad de Maryland en College Park. "El hecho de que esté claro es significativo".

Fraine y sus colegas describen la atmósfera del planeta en la edición del 25 de septiembre de Nature1. Conocido como HAT-P-11b, el cuerpo está a unos 38 parsecs (124 años luz) de distancia, en la constelación de Cygnus.

Los astrónomos han estado reuniendo detalles sobre las atmósferas de varios mundos alienígenas, tratando de encontrar un mundo similar a la Tierra con una atmósfera similar a la Tierra. Sin embargo, hasta ahora, las nubes en general han oscurecido su vista.

HAT-P-11b es diferente. El equipo de Fraine utilizó los telescopios espaciales Hubble y Spitzer para monitorear la atenuación de la luz de su estrella a medida que el planeta pasaba frente a ella, junto con los detalles espectrales de la luz durante esos tránsitos. Los astrónomos pudieron vislumbrar brevemente su atmósfera dos veces, mientras el planeta se movía hacia el disco de la estrella y luego fuera de él.

Uso de láseres para bloquear la búsqueda de exoplanetas

Temas: Proyectos de la Sociedad Planetaria, Explicación de la tecnología, Planetas extrasolares, Exoplanetas Láser

La Sociedad Planetaria está lanzando una nueva colaboración con la cazadora de exoplanetas de Yale Debra Fischer y su equipo, el proyecto Exoplanets Laser. Apoyaremos la compra de un láser avanzado y ultraestable que se utilizará en un sistema complejo que están diseñando para impulsar la búsqueda de exoplanetas de velocidad radial a un nivel completamente nuevo, un nivel destinado a facilitar el descubrimiento de planetas del tamaño de la Tierra alrededor de estrellas cercanas. Como dice Debra:

“La búsqueda de exoplanetas está motivada por la cuestión de si existe vida en otros lugares. Esto impulsa nuestro interés en la detección de planetas que son similares a nuestro propio mundo: planetas rocosos con el potencial de agua superficial líquida y mundos de tectónica de placas que podrían albergar vida que podamos reconocer ”.

Cielos despejados arriba: los astrónomos detectan vapor de agua en la atmósfera sin nubes de un Neptuno caliente

Soleado y caluroso todo el año, sin nubes en el horizonte. Ese no es un pronóstico del tiempo solo para las Islas Maldivas aquí en la Tierra, sino también para el exoplaneta HAT-P-11b, según los últimos hallazgos de un equipo internacional de astrónomos. Pero no empiece a empacar para ese paquete de vacaciones todavía, porque HAT-P-11b es un mundo húmedo del tamaño de Neptuno ubicado tan cerca de su estrella anfitriona que las temperaturas promedio alcanzan los 1120 grados Fahrenheit.

La investigación de exoplanetas ha pasado en los últimos años del simple descubrimiento de planetas alrededor de otras estrellas al de su caracterización detallada. Tras los emocionantes descubrimientos de miles de mundos extrasolares durante las últimas dos décadas, que han establecido que la formación planetaria es un fenómeno común en la galaxia, los astrónomos de todo el mundo ahora se esfuerzan por comprender la evolución general de estos mundos distantes mediante el estudio de sus propiedades. , composición a granel y estructura interna. Con ese fin, los astrónomos utilizan una de las mejores herramientas a su disposición, que se llama espectroscopia de transmisión.

Más específicamente, cuando un planeta extrasolar cruza o transita la cara de su estrella tal como la ve nuestra línea de visión aquí en la Tierra, provoca una pequeña caída en el brillo de la estrella que es proporcional al tamaño del propio exoplaneta. Si ese planeta también tiene atmósfera, esta última absorberá parte de la luz de la estrella en ciertas longitudes de onda a medida que transita, lo que dará como resultado una profundidad de tránsito dependiente de la longitud de onda, mejor conocida como espectro de transmisión. Al estudiar este espectro de luz combinada estrella-planeta, los astrónomos pueden extraer información detallada sobre la atmósfera del planeta, como su composición química, temperatura, densidad y dinámica general.

Si los resultados del equipo de Fraine son una indicación, entonces las primeras observaciones atmosféricas detalladas de una super-Tierra ubicada en una órbita más amigable con la vida alrededor de una estrella distante en algún lugar de la galaxia de la Vía Láctea, de hecho podrían ser dentro de unos años.


Exoplaneta: TRAPPIST - 1h

Un planeta que orbita una estrella fuera del sistema solar es un exoplaneta.

Imagínese un lugar con no uno, ni dos, sino 7 planetas del tamaño de la Tierra orbitando una sola estrella. TRAPPIST-1 es una estrella enana ultra cool. El concepto de este artista muestra cómo podría ser el planeta. Para obtener más información sobre cómo los artistas tomaron pequeños fragmentos de datos y crearon una imagen vívida, lea aquí.

TRAPPIST-1 es un sistema a unos 40 años luz de la Tierra (12 parsecs) en la Constelación de Acuario. Los 7 exoplanetas del tamaño de la Tierra están actualmente (marzo de 2017) etiquetados como "b, c, d, e, f, gy h". En orden basado en la proximidad a su estrella ("b" está cerca de TRAPPIST-1). Los planetas más grandes, gyb, son aproximadamente un 10% más grandes que la Tierra. Los planetas más pequeños, d y h, son aproximadamente un 25% más pequeños que la Tierra. Según el Archivo de Exoplanetas de la NASA / Caltech, en 2017 hay más de 3.450 exoplanetas confirmados en la Vía Láctea.

Es probable que la mayoría, si no todos, de los exoplanetas mantengan el mismo lado de su superficie frente a su estrella en todo momento. Este fenómeno se llama Tidal Locking. Este es el mismo fenómeno que observamos con nuestro en la Luna en relación con la Tierra. Solo un lado está frente a nosotros. En los exoplanetas, esto causaría enormes diferencias de temperatura en sus superficies. Esto también podría (dadas las circunstancias adecuadas) significar que existe la posibilidad de encontrar agua líquida en cualquiera de estos exoplanetas. Es por eso que cada uno de estos exoplanetas en SOS parece tener un lado en la sombra. A diferencia de nuestra luna, la totalidad de estos planetas probablemente nunca verían el sol.

Aunque no creemos que ninguno de estos exoplanetas tenga lunas, ya que están demasiado cerca de su estrella, si estuvieras en la superficie de uno de estos planetas, verías claramente los otros planetas del sistema y algunos de ellos, en ciertos momentos parecería incluso más grande de lo que nos parece nuestra luna. Esto se debe a que TRAPPIST-1 es solo un poco más grande que Júpiter, y sus planetas orbitan solo un poco más lejos que las lunas de Júpiter.

Los viajes interplanetarios se medirían en días en TRAPPIST-1, a diferencia de nuestro sistema solar, donde tenemos que medirlos en meses y años. Solo se necesitan 1,5 días para que el planeta más interno orbite su estrella.

El descubrimiento

En mayo de 2016, los astrónomos que utilizaron el Telescopio Trapense (x2 telescopio óptico robótico belga) en el Observatorio La Silla en Chile identificaron por primera vez 3 planetas del tamaño de la Tierra. El Telescopio Espacial Spitzer luego hizo un seguimiento de este descubrimiento. Spitzer estuvo excepcionalmente preparado para el desafío, ya que es finamente sensible al resplandor frío de la estrella enana. Spitzer confirmó 2 de los tres planetas y descubrió que el tercer planeta era en realidad 3 planetas diferentes, luego descubrió 2 planetas más, lo que llevó a un total de 7 exoplanetas. La NASA publicó sus hallazgos en la revista Nature el 23 de febrero de 2017.

Spitzer estudió la estrella TRAPPIST-1 durante más de 21 días casi continuamente (500 horas), deteniéndose solo para enviar datos a la Tierra. Spitzer buscó pequeñas caídas en el brillo de la estrella, a medida que los planetas que circulaban pasaban frente a la estrella en tránsito. Luego, Hubble siguió los datos de Spitzer para mirar dentro del sistema y buscar la huella química del gas hidrógeno en las atmósferas de los planetas. Hasta ahora, el Hubble no ha encontrado evidencia de gas hidrógeno en las atmósferas, lo que es un buen indicador de que estos planetas no son planetas gaseosos, sino planetas terrestres de cuerpo rocoso.

El telescopio espacial Spitzer, lanzado en 2003, fue diseñado para durar al menos 2,5 años. 13 años (2016) después, Spitzer ha operado mucho más allá del alcance de su misión original. Spitzer usa visión infrarroja (IR) para mirar el cosmos y verlo de nuevas formas. Puede ver a través del polvo en el espacio. Debido a esto, originalmente se usó para mirar a través del polvo y los escombros, en lo profundo de los viveros estelares donde nacen las estrellas. Se ha utilizado más recientemente para mapear la temperatura IR de exoplanetas, crear una imagen panorámica de 360 ​​grados de la Vía Láctea, encontrar un nuevo anillo de Saturno cientos de veces más grande que cualquier otro anillo conocido anteriormente. Ahora se espera que Spitzer dure más allá del lanzamiento de su sucesor, el Telescopio Espacial James Webb, en 2018.

Ya a más de 130 millones de millas de distancia, Spitzer enfrenta desafíos de comunicación con la NASA debido a la distancia. A mediados de 2009, el telescopio se quedó sin refrigerante, sin embargo, el diseño de los ingenieros todavía le permite operar una de sus tres cámaras. (Se necesita refrigerante para que el propio calor y los infrarrojos del barco no interfieran con los datos recopilados por las cámaras. Para que las tres cámaras funcionen como se diseñaron, la temperatura tenía que permanecer a solo 5 grados por encima del cero absoluto). A diferencia de otros telescopios orbitales como Hubble, Spitzer fue diseñado para alejarse de la Tierra lentamente, en una órbita terrestre. (Debido a la enorme cantidad de ondas de luz IR que la Tierra irradiaría hacia el telescopio, lo que haría difícil ver claramente a través de él).


¡Cuidado con la brecha! Investigando una posible causa del exoplaneta Radius Valley

Nota del editor: Astrobites es una organización dirigida por estudiantes de posgrado que digiere literatura astrofísica para estudiantes de pregrado. Como parte de la asociación entre AAS y astrobites, ocasionalmente volvemos a publicar contenido de astrobites aquí en AAS Nova. Esperamos que disfrute de esta publicación de astrobites, el original se puede ver en astrobites.org.

Título: Unir el valle del radio del planeta: la agrupación estelar como un impulsor clave para convertir subneptunes en súper-Tierras
Autores: J. M. Diederik Kruijssen, Steven N. Longmore y Mélanie Chevance
Institución del primer autor: Centro de Astronomía, Universidad de Heidelberg, Alemania
Estado: Publicado en ApJL

Neptuno y Júpiter y Tierras, ¡Oh Dios mío!

Los planetas extrasolares, o exoplanetas, se han teorizado durante siglos y se han estudiado de primera mano desde la década de 1990. Gran parte de la clasificación común de exoplanetas se basa en análogos en nuestro propio sistema solar: Júpiter calientes, súper-Tierras y súper-Júpiter, solo por nombrar algunos. Los autores del artículo de hoy se centran en dos tipos de exoplanetas: super-Tierras (planetas con más masa que la Tierra pero menos masa que Neptuno) y sub-Neptunes (planetas de 1,7 a 3,9 veces el tamaño de la Tierra, pero con una composición similar a la de Neptuno).

Figura 1: Un histograma de planetas con radios dados de una muestra de 900 sistemas Kepler. Es evidente la disminución de la tasa de ocurrencia entre 1,5 y 2,0 radios terrestres. [Fulton et al. 2017]

Compilar la muestra

Los autores analizan una muestra de exoplanetas del Archivo de Exoplanetas de la NASA con radios de 1 a 4 radios terrestres y períodos orbitales de 1 a 100 días. Estos radios y períodos se eligen de modo que solo analicen los planetas cuyos valores se hayan medido directamente en lugar de derivarse de las relaciones masa-radio. La densidad de estrellas alrededor de la estrella anfitriona del planeta es parte de los datos de archivo, y la muestra se divide en subgrupos de "campo" y "sobredensidad" que consisten en regiones de estrellas anfitrionas de baja densidad estelar y alta densidad estelar, respectivamente. En este caso, lo que constituye densidades altas y bajas está determinado por la probabilidad de que haya muchas estrellas dentro del 40 pc del sistema: las estrellas de campo tienen un 84% de probabilidad de que existan no son muchas estrellas vecinas, y las estrellas de sobredensidad tienen un 84% de probabilidad de que haya están. Además, solo se consideran los sistemas con edades de 1 a 4,5 mil millones de años, ya que los sistemas más jóvenes pueden no estar estabilizados y el grupo sobredenso es demasiado pequeño en los sistemas más antiguos. Finalmente, restringen la masa de la estrella anfitriona a 0,7–2,0 masas solares para limitar la posibilidad de observar efectos que en realidad son causados ​​por diferencias de masa en lugar de agrupaciones estelares. Con estos cortes, los autores se quedan con 8 planetas de campo y 86 planetas de sobredensidad, para un total de 94.

Resultados

Figura 2: Izquierda: los períodos orbitales y los radios de los planetas. El valle del radio está marcado con la línea negra y su incertidumbre viene dada por la franja gris. Centro: Los radios planetarios versus la densidad de sus campos estelares, con la línea gris que representa un radio constante. Derecha: un histograma de cuántos planetas tiene cada radio. Tenga en cuenta que el radio se traza en una escala logarítmica en los tres paneles. [Kruijssen y col. 2020]

El simple hecho de trazar las densidades y los radios sugiere que la idea de los autores se sostiene (Figura 2). En el panel del medio, la línea gris representa un radio constante dentro del valle del radio. El hecho de que haya menos planetas alrededor de esta línea muestra que el radio del valle existe, pero ¿cómo prueba eso su idea? Todas las estrellas de campo se encuentran por encima del valle del radio, mientras que un poco más de la mitad de las estrellas de sobredensidad se encuentran debajo del valle del radio. Si residir en un campo denso puede causar efectos dinámicos y radiativos que disminuyan el radio del planeta, se espera que haya más planetas pequeños en regiones sobredensas.

Pero, ¿y si es realmente el efecto de algunas otras propiedades de los sistemas? La comparación de las masas de estrellas, la metalicidad y las edades de las estrellas anfitrionas de los planetas no muestra diferencias claras que puedan sugerir que la tendencia se debe a una de esas características. Estos datos se compilan en la Tabla 1. Pero, ¿qué pasa con la distancia de la Tierra al sistema? Cuanto más lejos esté un sistema de la Tierra, es menos probable que podamos observar planetas más pequeños. ¿Podría ser eso un factor que sesga los números, ya que eso podría significar que simplemente no estamos viendo los planetas más pequeños? En promedio, los sistemas de campo están más cerca de la Tierra, pero todos sus radios planetarios se encuentran por encima del valle. Por tanto, los autores concluyen que la distancia probablemente tampoco sea un factor contribuyente.

Tabla 1: Características de los planetas de la muestra. Los autores dividieron la muestra en tres grupos: planetas de campo, planetas de sobredensidad con radios por encima del radio del valle y planetas de sobredensidad con radios por debajo del radio del valle. Las masas estelares medianas, metalicidades, edades y distancias de la Tierra para cada grupo se dan con sus incertidumbres. Los autores concluyen que todos estos valores son lo suficientemente cercanos como para sugerir que no son la causa del valle del radio. [Kruijssen y col. 2020]

Pero, ¿qué pasa con esos otros mecanismos que discutimos anteriormente? Los autores consideran la fotoevaporación dentro del sistema, la pérdida de masa y la formación rocosa junto con los efectos potenciales de las estrellas densamente agrupadas cerca del sistema. Concluyen que la agrupación estelar por sí sola no puede ser responsable de las tendencias observadas en el radio planetario, pero junto con una de las otras tres teorías, la agrupación es sin duda un contribuyente potencial al valle del radio. Sin embargo, la agrupación afectaría a cada uno de los tres escenarios de manera diferente. Para el escenario de pérdida de masa del núcleo rocoso, es poco probable que la agrupación tenga algún efecto directo, ya que ese mecanismo es puramente interno al planeta. La probabilidad de formación de planetas rocosos, por otro lado, puede incrementarse por efectos de agrupamiento, ya que las estrellas vecinas podrían causar fotoevaporación dentro del disco protoplanetario. Esto disminuiría la cantidad de gas en el disco, aumentaría la proporción de polvo a gas (la proporción de partículas sólidas a partículas gaseosas en el disco) y, por lo tanto, aumentaría la probabilidad de formación rocosa. Además, la agrupación podría causar más encuentros estelares con el sistema, lo que a su vez podría cambiar las órbitas de los planetas y los efectos de la fotoevaporación dentro del sistema.

En este artículo, los autores concluyen que, además de las teorías anteriores, los efectos dinámicos y fotoevaporativos de las estrellas cerca de los sistemas planetarios pueden contribuir al valle del radio entre los exoplanetas de la super-Tierra y sub-Neptuno. Aunque esto no proporciona respuestas definitivas a por qué existe este valle, proporciona otra pieza al rompecabezas. Resolver el misterio de este valle de radio puede darnos más información sobre los mecanismos de formación planetaria en los sistemas extrasolares.

Astrobite original editado por Mike Foley.

Sobre el autor, Ali Crisp:

Soy un estudiante de tercer año de posgrado en la Universidad Estatal de Louisiana. Estudio exoplanetas calientes de Júpiter en el Bulge Galáctico. Soy originario de Tennessee y asistí a la licenciatura en Christian Brothers University, donde estudié física e historia. En mi & # 8220tiempo libre & # 8221 disfruto cocinar, ir de excursión y fotografiar.