Extraño planeta deformado con misterioso movimiento detectado por la misión del exoplaneta Cheops

Impresión artística del planeta WASP-103b y su estrella anfitriona. Crédito: ESA

Aquellos exoplaneta La misión Cheops reveló que un exoplaneta que orbita alrededor de su estrella anfitriona en un día tiene una forma deformada más parecida a la de una pelota de rugby que a la de una esfera. Esta es la primera vez que se detecta la deformación de un exoplaneta, lo que ofrece nuevos conocimientos sobre la estructura interna de estos planetas abrazadores de estrellas.

El planeta, conocido como WASP-103b, se encuentra en la constelación de Hércules. Fue deformado por las fuertes fuerzas de marea entre el planeta y su estrella anfitriona WASP-103, que es unos 200 grados más cálida y 1,7 veces más grande que el sol.

remolcador de marea

Experimentamos mareas en los océanos de la Tierra principalmente debido a que la Luna tira ligeramente de nuestro planeta mientras nos orbita. El Sol también tiene un pequeño pero significativo efecto sobre las mareas, sin embargo está demasiado lejos de la Tierra para causar grandes deformaciones a nuestro planeta. No se puede decir lo mismo de WASP-103b, un planeta casi el doble del tamaño de Júpiter con 1,5 veces su masa, orbitando su estrella anfitriona en menos de un día. Los astrónomos sospechaban que una proximidad tan cercana provocaría mareas monumentales, pero hasta ahora no han podido medirlas.

Cheops revela un exoplaneta con forma de pelota de rugby

Cheops revela un exoplaneta con forma de pelota de rugby. Crédito: ESA

Usando nuevos datos del Telescopio Espacial Cheops de la ESA, combinados con datos que ya se habían obtenido del NASA/ESE telescopio espacial Hubble y el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA, los astrónomos ahora han podido detectar cómo las fuerzas de las mareas deforman el exoplaneta WASP-103b de una esfera normal con forma de pelota de rugby.

Keops mide los tránsitos de exoplanetas, la caída de luz que provoca el paso de un planeta por delante de su estrella desde nuestro punto de vista. Por lo general, estudiar la forma de la curva de luz revelará detalles sobre el planeta, como su tamaño. La alta precisión de Cheops, junto con su flexibilidad de puntería, que permite que el satélite regrese a un objetivo y observe múltiples tránsitos, permitió a los astrónomos detectar la diminuta señal de la deformación de marea de WASP-103b. Esta firma distintiva se puede utilizar para revelar aún más sobre el planeta.

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«Es sorprendente que Cheops haya podido revelar esta pequeña deformación», dice Jacques Laskar del Observatorio de París, Université Paris Sciences et Lettres, y coautor de la investigación. «Esta es la primera vez que se realiza un análisis de este tipo y podemos esperar que la observación durante un intervalo de tiempo más largo refuerce esta observación y conduzca a una mejor comprensión de la estructura interna del planeta».

planeta inflado

El equipo pudo utilizar la curva de luz de tránsito de WASP-103b para derivar un parámetro, el número Love, que mide la distribución de la masa dentro de un planeta. Comprender cómo se distribuye la masa puede revelar detalles sobre la estructura interna del planeta.

«La resistencia de un material a la deformación depende de su composición», explica Susana Barros, del Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço y la Universidad de Oporto, Portugal, y autora principal de la investigación. “Por ejemplo, aquí en la Tierra tenemos mareas debido a la Luna y al Sol, pero solo podemos ver las mareas en los océanos. La parte rocosa no se mueve mucho. Al medir qué tan deformado está el planeta, podemos decir cuánto es rocoso, gaseoso o agua.

El número de Love para WASP-103b es similar a Júpiter, lo que sugiere tentativamente que la estructura interna es similar, a pesar de que WASP-103b tiene el doble de radio.

«En principio, esperaríamos que un planeta con 1,5 veces la masa de Júpiter tuviera aproximadamente el mismo tamaño, por lo que WASP-103b debe estar muy inflado debido al calentamiento de su estrella y posiblemente a otros mecanismos», dice Susana.

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“Si podemos confirmar los detalles de su estructura interna con futuras observaciones, tal vez podamos entender mejor qué es lo que lo hace tan hinchado. Conocer el tamaño del núcleo de este exoplaneta también será importante para comprender mejor cómo se formó”.

Como la incertidumbre en el número de Love sigue siendo bastante alta, se necesitarán futuras observaciones con Cheops y el Telescopio Espacial James Webb (Webb) para descifrar los detalles. La muy alta precisión de Webb mejorará las mediciones de la deformación de las mareas de los exoplanetas, lo que permitirá una mejor comparación entre estos llamados «jóvenes calientes» y los planetas gigantes del Sistema Solar.

movimiento misterioso

Otro misterio también rodea a WASP-103b. Las interacciones de las mareas entre una estrella y un planeta del tamaño de Júpiter que están muy cerca entre sí generalmente harían que el período orbital del planeta se acortara, acercándolo gradualmente a la estrella antes de que finalmente sea engullido por la estrella madre. Sin embargo, las mediciones de WASP-103b parecen indicar que el período orbital puede estar aumentando y que el planeta se está alejando lentamente de la estrella. Esto indicaría que algo más que las fuerzas de marea es el factor dominante que afecta a este planeta.

Susana y sus colegas observaron otros escenarios potenciales, como una estrella anfitriona compañera que afecta la dinámica del sistema o la órbita ligeramente elíptica del planeta. No han podido confirmar estos escenarios, pero tampoco han podido descartarlos. También es posible que el período orbital esté disminuyendo en lugar de aumentar, pero solo más observaciones de los tránsitos de WASP-103b con Keops y otros telescopios ayudarán a arrojar luz sobre este misterio.

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«El tamaño del efecto de deformación de las mareas en la curva de luz de tránsito de un exoplaneta es muy pequeño, pero gracias a la altísima precisión de Cheops podemos verlo por primera vez», dice Kate Isaak, científica del proyecto de la ‘ESA para Cheops. . «Este estudio es un excelente ejemplo de las muy diferentes preguntas que los científicos de exoplanetas pueden abordar con Cheops, lo que ilustra la importancia de esta misión de seguimiento flexible».

Referencia: «Detección de tensión de marea de WASP-103b en 3σ con CHEOPS» por SCC Barrosg, B. Akinsanmi, G. Boué, AMS Smith, J. Laskar, S. Ulmer-Moll, J. Lillo-Box, D Queloz, A Collier Cameron, SG Sousa, D. Ehrenreich, MJ Hooton, G. Bruno, B.-O. Demory, ACM Correia, ODS Demangeon, TG Wilson, A. Bonfanti, S. Hoyer, Y. Alibert, R. Alonso, G. Anglada Escudé, D. Barbato, T. Bárczy, D. Barrado, W. Baumjohann, M. Beck, T. Beck, W. Benz, M. Bergomi, N. Billot, X. Bonfils, F. Bouchy, A. Brandeker, C. Broeg, J. Cabrera, V. Cessa, S. Charnoz, CCV Damme, MB Davies, M. Deleuil, A. Deline, L. Delrez, A. Erikson, A. Fortier, L. Fossati, M. Fridlund, D. Gandolfi, A. García Muñoz, M. Gillon, M. Güdel, KG Isaak, K. Heng, L. Kiss, A. Lecavelier des Etangs, M. Lendl, C. Lovis, D. Magrin, V. Nascimbeni, PFL Maxted, G. Olofsson, R. Ottensamer, I. Pagano, E. Pallé, H Parviainen, G. Peter, G. Piotto, D. Pollacco, R. Ragazzoni, N. Rando, H. Rauer, I. Ribas, NC Santos, G. Scandariato, D. Ségransan, AE Simon, M. Steller, Gy. M. Szabó, N. Thomas, S. Udry, B. Ulmer, V. Van Grootel y NA Walton, 11 de enero de 2022, Astronomía y astrofísica.
DOI: 10.1051 / 0004-6361 / 202142196

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