Todo tipo de exoplanetas orbitan muy cerca de su estrella. Algunos se parecen a la Tierra, otros a Júpiter. Muy pocos, sin embargo, son similares a Neptuno. ¿Por qué esta anomalía en la distribución de los exoplanetas? Investigadores de la Universidad de Ginebra (UNIGE) y el Centro Nacional de Competencia en Investigación (NCCR) PlanetS han observado una muestra de planetas ubicados en el borde de este Desierto de Neptuno Caliente para comprender su creación. Usando una técnica que combina los dos métodos principales de estudio de exoplanetas (velocidades radiales y tránsitos), pudieron establecer que una parte de estos exoplanetas ha migrado de manera turbulenta cerca de su estrella, lo que los empujó fuera del plano orbital en el que estaban. formado. Estos resultados se publican en la revista especializada Astronomy & Astrophysics.
Desde el descubrimiento del primer exoplaneta en 1995, los investigadores han detectado más de 5000 planetas en nuestro vecindario galáctico, la mayoría de ellos orbitando muy cerca de su estrella. Si la diversidad de estos nuevos mundos va desde gigantes gaseosos del tamaño de Júpiter o Saturno hasta planetas más pequeños del tamaño de Mercurio, pasando por planetas rocosos más grandes que la Tierra, parece que faltan planetas gaseosos del tamaño de Neptuno. Los astrónomos llaman a esta « caja » vacía en la distribución de planetas cercanos el Desierto de Neptuno Caliente.
« La distribución de los planetas cercanos a su estrella está determinada por una interacción compleja entre los procesos atmosféricos y dinámicos, es decir, los movimientos de los planetas a lo largo del tiempo », comenta Vincent Bourrier, profesor asistente en el Departamento de Astronomía de la Facultad de Ciencias de la UNIGE.. « Hoy tenemos varias hipótesis para explicar este desierto pero nada es seguro todavía y el misterio permanece ». ¿Perdieron estos planetas su atmósfera por completo, erosionada por la intensa radiación de su estrella? ¿Migraron desde su lugar de nacimiento a las partes exteriores del sistema por un mecanismo diferente al de otros tipos de planetas, lo que les impidió alcanzar las mismas órbitas cercanas?
Migración interrumpida
En un trabajo reciente, un equipo de científicos de la UNIGE aporta algunas respuestas al observar la arquitectura orbital de los planetas ubicados al borde de este desierto. Al inspeccionar catorce planetas alrededor de esta área, que van desde pequeños planetas hasta gigantes gaseosos, los astrónomos se interesaron en la forma en que sus órbitas están orientadas con respecto al eje de rotación de su estrella. Esta información permite distinguir los procesos de migración suave (los planetas se mueven en el plano ecuatorial de su estrella donde se formaron) de los procesos de migración disruptiva (los planetas migran y son empujados fuera del plano donde se formaron).
Los investigadores pudieron demostrar que la mayoría de los planetas de su muestra tienen una órbita desalineada con el ecuador estelar. “Descubrimos que las tres cuartas partes de estos planetas tienen una órbita polar (rotan sobre los polos de su estrella), que es una fracción mayor que la de los planetas más alejados del desierto. Esto refleja el papel de los procesos migratorios disruptivos en la formación del desierto”, resume Vincent Bourrier, primer autor.
Dos métodos combinados
Para lograr estos resultados, los científicos utilizaron el método de velocidad radial y el método de tránsito, que se emplean para estudiar exoplanetas. “Analizar las velocidades radiales durante el tránsito de un planeta nos permite determinar si orbita alrededor del ecuador estelar, alrededor de los polos o si el sistema está en una configuración intermedia, porque diferentes arquitecturas producirán firmas diferentes”, explica Omar. Attia, estudiante de doctorado en el Departamento de Astronomía de la Facultad de Ciencias de UNIGE y segundo autor del estudio. Estos dos métodos se combinaron con datos obtenidos con los espectrógrafos HARPS y HARPS-North, creados en UNIGE y ubicados en el telescopio de 3,6 m de ESO (Observatorio Europeo Austral) y TNG (Telescopio Nazionale Galileo).
El camino para comprender todos los mecanismos involucrados en la formación del Desierto de Neptuno Caliente aún es largo. Será necesario, en particular, explorar con esta técnica los planetas más pequeños al borde del desierto, hoy de difícil acceso incluso con instrumentos de última generación como el espectrógrafo ESPRESSO, construido por UNIGE e instalado en los mayores telescopios europeos. Habrá que esperar a la puesta en marcha del ELT, el supertelescopio de 39 metros de ESO, previsto para 2027.
para el que Vincent Bourrier contó con el apoyo del Consejo Europeo de Investigación (ERC).