Sistema Kepler-223: Pistas a la migración planetaria

Sean Mills (izquierda) y Daniel Fabrycky (derecha), investigadores de la Universidad de Chicago, describe la compleja estructura orbital del sistema Kepler-223 en un nuevo estudio. Crédito: Nancy Wong y la Universidad de Chicago

Los cuatro planetas del sistema estelar Kepler-223 parecen tener poco en común con los planetas de nuestro propio sistema solar hoy. Pero un nuevo estudio utilizando datos del telescopio Kepler de la NASA sugiere una posible convergencia en el pasado distante. Los planetas Kepler-223 orbitan su estrella en la misma configuración que Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno pueden haber tenido en la historia temprana de nuestro sistema solar, antes de emigrar a su actual ubicación.

"Exactamente cómo y donde los planetas se forman es una cuestión excepcional en ciencia planetaria," dijo el autor del estudio principal, Sean Mills, un estudiante de Astronomía y Astrofísica en la Universidad de Chicago en Illinois. "Nuestro trabajo fundamentalmente son pruebas de un modelo para la formación del planetas para un tipo de planeta que no tenemos en nuestro sistema solar".

Órbita de los planetas gaseosos, hinchados orbitando alrededor de Kepler-223, que son mucho más masivos que la Tierra, cerca de su estrella. "Por eso hay un gran debate sobre cómo se formaron, cómo llegaron allí y por qué no tenemos un planeta análogo en nuestro sistema solar," dijo molinos.

Mills y sus colaboradores utilizaron datos de Kepler, su misión es ahora conocido como K2--para analizar cómo los cuatro planetas bloquean la luz de sus estrellas y cambian las órbitas de los demás. Esta información también le dio a los investigadores tamaños y masas de los planetas. El equipo realizó simulaciones numéricas de la migración planetaria que generan la arquitectura actual de este sistema, similar a la migración sospechada de gigantes del gas de la sistema solar. Estos cálculos se describen en el 11 de mayo edición anticipada en línea de la naturaleza.

La configuración orbital de nuestro propio sistema solar parece haber evolucionado desde su nacimiento hace 4.600 millones de años. Los cuatro planetas conocidos del mucho más viejo sistema de Kepler-223, sin embargo, han mantenido una sola configuración orbital durante mucho más tiempo.

Los astrónomos llaman los planetas de Kepler-223 "los Neptunos". Es probable que constan de un núcleo sólido y una envoltura de gas, y orbitan su estrella en períodos que van desde sólo siete a 19 días. Son el tipo más común de los planetas conocidos en la galaxia, a pesar de que no hay nada los como alrededor de nuestro Sol.

Planetas de Kepler-223 también están en resonancia, lo que significa que su influencia gravitacional sobre otros crea una relación periódica entre sus órbitas. Planetas están en resonancia cuando, por ejemplo, cada vez que uno de ellos orbita su estrella una vez, el siguiente va alrededor de dos veces. Tres de los más grandes lunas de Júpiter, donde el fenómeno fue descubierto, muestran resonancias. 223 de Kepler es la primera vez que se han confirmado cuatro planetas en un sistema extrasolar en resonancia.

"Este es el ejemplo más extremo de este fenómeno," dijo el coautor del estudio Daniel Fabrycky, profesor asistente de Astronomía y Astrofísica en la Universidad de Chicago.

Escenarios de formación

El sistema Kepler-223 prevé escenarios alternativos de como los planetas se forman y migran de un sistema planetario que es diferente del nuestro propio, coautor del estudio dijo Howard Isaacson, un astrónomo de la investigación en la Universidad de California, Berkeley y miembro del equipo de búsqueda del planeta de California.

"Los datos de Kepler y el telescopio Keck fueron absolutamente críticos en este sentido", dijo Isaacson. Gracias a observaciones de Kepler-223 y otros sistemas de exoplanetary, "ahora sabemos de sistemas que son a diferencia del sistema solar de nuestro Sol, con Jupiters caliente, planetas más cerca que Mercurio o en entre el tamaño de la Tierra y Neptuno, ninguno de los cuales vemos en nuestro sistema solar. Otros tipos de planetas son muy comunes".

Algunas etapas de formación planetaria pueden implicar procesos violentos. Pero en otras etapas, los planetas pueden evolucionar de discos gaseosos de forma suave y apacible, que es probablemente lo que los planetas Kepler-223 sub-Neptuno, dijo Mills.

"Pensamos que dos planetas migran a través de este disco, se atascan y mantienen luego migrar juntos; encontrar un tercer planeta, atascarse, migrar juntos; "encontrar un cuarto planeta y atascarse, explicó Mills.

Este proceso difiere completamente del que los científicos creen que condujo a la formación de Mercurio, Venus, Tierra y Marte, que probablemente se formó en sus actuales localizaciones orbitales.

Formado de Tierra del tamaño de Marte o luna el tamaño de los cuerpos golpeandose juntos, Mills dijo, en un proceso violento y caótico. Cuando los planetas forman de esta manera, sus períodos orbitales finales no están cerca de una resonancia.

Movimiento sustancial

Pero los científicos sospechan que los planetas más grandes, más distantes del sistema solar de hoy, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno-- se han movido alrededor substancialmente durante su formación. Puede se han eliminado las resonancias que una vez se asemejaron a los de Kepler-223, posiblemente después de interactuar con los numerosos asteroides y planetas pequeños (planetesimales).

"Estas resonancias son extremadamente frágiles", dijo Fabrycky. "Si los cuerpos volando alrededor y golpeando unos a otros, entonces habría desprendido los planetas de la resonancia." Pero los planetas de Kepler-223 de alguna manera lograron esquivar esta dispersión de cuerpos cósmicos.

Centro de investigación Ames de la NASA en Moffett Field, California, administra a las misiones Kepler y K2 para la dirección de misiones de ciencia de la NASA. Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California, logró el desarrollo de la misión Kepler. Ball Aerospace & Technologies Corporation opera el sistema de vuelo con el apoyo del laboratorio de atmosférica y física espacial en la Universidad de Colorado en Boulder.

Elizabeth Landau
Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Calif.
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elizabeth.landau@jpl.nasa.gov

Michele Johnson
NASA Ames Research Center, Moffett Field, Calif.
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michele.johnson@nasa.gov

Written by Steve Koppes
University of Chicago
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Traducción: El Quelonio Volador