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Astronomía y Astrofísica

Colisión gigante contra un planeta de Kepler 107

En los sistemas planetarios es habitual que los planetas más densos estén más cerca de su estrella, pero en el sistema Kepler 107 se ha observado que no es así: el segundo planeta más próximo a la estrella es mucho más denso que el primero, probablemente por los efectos de un gran impacto como el que sufrió la Tierra y dio origen a la Luna.

Simulación hidrodinámica de una colisión frontal de alta velocidad entre dos planetas de masa terrestre. El rango de temperatura del material está representado por cuatro colores: gris (el más frío), naranja, amarillo y rojo (el más caliente). Estas colisiones expulsan una gran cantidad del material del manto de silicato, dejando un planeta remanente de alto contenido de hierro y alta densidad similar a las características observadas en exoplaneta Kepler-107c. / Z. M. Leinhardt and T. Denman (Univ. Bristol)

Hoy se conocen alrededor de 4.000 exoplanetas orbitando alrededor de estrellas cercanas, lo que permite estudiar una gran diversidad de configuraciones en los sistemas planetarios.

La evolución de estos planetas que orbitan otras estrellas puede verse afectada, principalmente, por dos fenómenos: la evaporación de las capas superiores del planeta, bajo el efecto de los rayos X y UV emitidos por la estrella central, y por los impactos de otros cuerpos celestes del tamaño de un planeta.

La evaporación de capas se ha observado varias veces en sistemas extrasolares, pero hasta la fecha no se habían podido aportar pruebas de la existencia de impactos gigantescos. Ahora el sistema planetario Kepler 107 puede aportar el primer ejemplo.

Se plantea la hipótesis de que el planeta Kepler 107c se ha formado como resultado de un impacto gigantesco, y por eso es más denso que Kepler 107b

La estrella central Kepler 107 es un poco más grande que el Sol y tiene cuatro planetas que giran a su alrededor (denominados b, c, d y e), pero fueron los dos más cercanos los que han centrado el interés de los astrofísicos.

Utilizando datos del satélite Kepler de la NASA y del Telescopio Nazionale Galileo (TNG), instalado en el Observatorio del Roque de los Muchachos (La Palma, Canarias), un equipo internacional liderado por astrónomos del Instituto Nazionale di Astrofisica (INAF, Italia) ha determinado las características de la estrella y medido el radio y la masa de estos planetas.

Los resultados, publicados en la revista Nature Astronomy, revelan que aunque los dos más próximos tienen un radio similar, sus masas son muy diferentes. De hecho, el segundo (Kepler 107c) es casi tres veces más denso que el primero (Kepler 107b).

Los cuatro exoplanetas que rodean la estrella Kepler-107. El planeta Kepler-107c, el más denso, no es el más cercano a la estrella como se esperaba. Esta anomalía podría explicarse por su colisión contra otro cuerpo celeste. / IRFU, CEA, Université Paris-Saclay

La extraordinaria densidad de Kepler 107c es más del doble que la de la Tierra. Esta densidad, excepcional para un planeta, ha intrigado a los investigadores y sugiere que su núcleo metálico, su parte más densa, representa una proporción anormalmente grande del planeta. Esto podría ser normal si no fuese porque la teoría de la fotoevaporación predice que el planeta más denso en un sistema debe ser también el más cercano a su estrella.

La colisión habría arrancado las capas externas de ese exoplaneta, aumentando así su denso núcleo central

Para explicar cómo es posible que, en este caso, el más cercano sea la mitad de denso que el segundo, se ha planteado la hipótesis de que el planeta Kepler 107c se haya formado como resultado de un impacto gigantesco. Sería un caso parecido al de la Tierra (más densa que Mercurio y Venus), que se supone sufrió un impacto colosal contra otro planeta y dio origen a la Luna.

Simulación de grandes colisiones

En el caso de Kepler 107, la colisión habría arrancado sus capas externas, aumentando así su denso núcleo central. Después de las pruebas realizadas con simulaciones, esta hipótesis parece ser la más probable.

Según los autores, este trabajo permitirá mejorar la formación y evolución de los sistemas planetarios. En particular, destaca la importancia de la sinergia entre la física estelar y la investigación de los exoplanetas.

"Ahora necesitamos conocer la estrella para conocer mejor el planeta que la orbita”, afirma Savita Mathur, investigadora del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) en Tenerife y una de las autoras del artículo.

“En este trabajo –añade–, realizamos un análisis sísmico para caracterizar los parámetros de la estrella que alberga el planeta. La astrosismología está desempeñando un papel clave en el campo de los exoplanetas, ya que ha demostrado ser uno de los mejores métodos para caracterizar con precisión las estrellas”.

De hecho, se ha convertido en uno de los principales métodos para caracterizar estrellas durante la última década y lo seguirá siendo en los próximos años gracias a las misiones espaciales para el descubrimiento de exoplanetas, como TESS de la NASA y PLATO de la Agencia Espacial Europea (ESA).

Referencia bibliográfica:

Aldo S. Bonomo et al. “A giant impact as the likely origin of different twins in the Kepler-107 exoplanet system”, Nature Astronomy. 2019. DOI: 10.1038/s41550-018-0684-9

Fuente: IAC
Derechos: Creative Commons
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