Ilustración de computadora de una estrella binaria. Crédito de la imagen: Carnegie Institution. Click para agrandar.
Un nuevo trabajo teórico muestra que la formación de planetas gigantes gaseosos puede ocurrir alrededor de estrellas binarias de la misma manera que ocurre alrededor de estrellas individuales como el Sol. El trabajo fue presentado hoy por el Dr. Alan Boss del Departamento de Magnetismo Terrestre (DTM) de la Institución Carnegie en la reunión de la Sociedad Astronómica Americana en Washington, DC. Los resultados sugieren que los planetas gigantes gaseosos, como Júpiter, y los planetas habitables similares a la Tierra podrían ser más frecuentes de lo que se pensaba. Un artículo que describe estos resultados ha sido aceptado para su publicación en el Astrophysical Journal.
"Tendemos a centrarnos en buscar otros sistemas solares alrededor de las estrellas como nuestro Sol", dice Boss. "Pero estamos aprendiendo que los sistemas planetarios se pueden encontrar alrededor de todo tipo de estrellas, desde los púlsares hasta las enanas M con solo un tercio de la masa de nuestro Sol".
Dos de cada tres estrellas en la Vía Láctea son miembros de un sistema estelar binario o múltiple, en el que las estrellas orbitan entre sí con separaciones que pueden variar desde estar casi en contacto (binarios cercanos) hasta miles de años luz o más (binarios anchos). La mayoría de los binarios tienen separaciones similares a la distancia del Sol a Neptuno (~ 30 UA, donde 1 UA = 1 unidad astronómica = 150 millones de kilómetros, la distancia de la Tierra al Sol).
No ha quedado claro si la formación del sistema planetario podría ocurrir en los sistemas estelares binarios típicos, donde las fuertes fuerzas gravitacionales de una estrella podrían interferir con los procesos de formación del planeta alrededor de la otra estrella, y viceversa. El trabajo teórico previo había sugerido, de hecho, que las estrellas binarias típicas no podrían formar sistemas planetarios. Sin embargo, los cazadores de planetas han encontrado recientemente una serie de planetas gigantes gaseosos en órbita alrededor de estrellas binarias con un rango de separaciones.
Boss descubrió que si el calentamiento por choque resultante de las fuerzas gravitacionales de la estrella compañera es débil, entonces los planetas gigantes gaseosos pueden formarse en discos formadores de planetas de la misma manera que lo hacen alrededor de estrellas individuales. El disco formador de planetas permanecería lo suficientemente frío como para que los granos de hielo se mantengan sólidos y así permitir el crecimiento de los núcleos sólidos que deben alcanzar un tamaño de masa múltiple de la Tierra para que el mecanismo convencional de formación de planetas gigantes de gas (acumulación de núcleos) tenga éxito.
Los modelos de Boss muestran aún más directamente que el mecanismo alternativo para la formación de planetas gigantes gaseosos (inestabilidad de disco) puede proceder tan bien en sistemas estelares binarios como alrededor de estrellas individuales, y de hecho incluso puede ser alentado por las fuerzas gravitacionales de la otra estrella . En los nuevos modelos de Boss, el disco formador de planetas en órbita alrededor de una de las estrellas se impulsa rápidamente para formar densos brazos espirales, dentro de los cuales se forman grupos autogravitantes de gas y polvo y comienza el proceso de contracción a tamaños planetarios. El proceso es increíblemente rápido, y requiere menos de 1,000 años para que se formen grupos densos en un disco que de otra manera no tendría características. Habrá mucho espacio para que los planetas similares a la Tierra se formen más cerca de la estrella central después de que se hayan formado los planetas gigantes gaseosos, de la misma manera que se cree que se formó nuestro propio sistema planetario.
Boss señala: "Este resultado puede tener profundas implicaciones ya que aumenta la probabilidad de la formación de sistemas planetarios que se asemejan a los nuestros, porque las estrellas binarias son la regla en nuestra galaxia, no la excepción". Si las estrellas binarias pueden albergar sistemas planetarios compuestos por planetas gigantes gaseosos externos y planetas interiores similares a la Tierra, entonces la probabilidad de otros mundos habitables de repente se vuelve aproximadamente tres veces más probable: hasta tres veces más estrellas podrían ser posibles anfitriones de sistemas planetarios similar al nuestro. Los planes de la NASA para buscar y caracterizar planetas similares a la Tierra en la próxima década serían mucho más propensos a tener éxito.
Una de las preguntas clave restantes sobre los modelos teóricos es la cantidad correcta de calentamiento por choque dentro del disco formador de planetas, así como la pregunta más general de qué tan rápido el disco puede enfriarse. Boss y otros investigadores están trabajando activamente para comprender mejor estos procesos de calentamiento y enfriamiento. Dada la creciente evidencia observacional de los planetas gigantes gaseosos en los sistemas estelares binarios, los nuevos resultados sugieren que el calentamiento por choque en los discos binarios no puede ser demasiado grande, o evitaría la formación de planetas gigantes gaseosos.
Fuente original: Comunicado de prensa de Carnegie
