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¿Pueden las fuerzas de marea hacer que la superficie de un exoplaneta irradie calor?

Esto es lo que un estudio reciente aceptado para La revista astronómica espera abordar cuando un equipo de investigadores internacionales utilizó datos recopilados de instrumentos terrestres para confirmar la existencia de un segundo exoplaneta que reside dentro del sistema exoplanetario, HD 104067además de utilizar la misión Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) de la NASA para identificar también un candidato a exoplaneta adicional.

Lo que es único acerca de este candidato a exoplaneta, que orbita más hacia el interior en comparación con los otros dos, es que las fuerzas de marea exhibidas desde los dos exoplanetas exteriores están causando potencialmente que la superficie de los candidatos irradie, con una temperatura superficial que alcanza los 2.300 grados Celsius (4.200 grados Fahrenheit), a lo que los investigadores se refieren como una «tormenta de marea perfecta».

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Aquí, Universo hoy analiza esta fantástica investigación con Dr. Stephen Kaneprofesor de Astrofísica Planetaria en UC Riverside y autor principal del estudio, sobre la motivación detrás del estudio, los resultados significativos, la importancia de los aspectos de la «tormenta de marea», la investigación de seguimiento y las implicaciones para este sistema en el estudio. otros sistemas exoplanetarios.

Entonces, ¿cuál fue la motivación detrás de este estudio?

«La estrella (HD 104067) era una estrella conocida por albergar un planeta gigante en una órbita de 55 días, y tengo una larga historia de obsesión con los sistemas conocidos», dice el Dr. Kane. Universo hoy.

«Cuando TESS detectó un posible planeta del tamaño de la Tierra en tránsito en una órbita de 2,2 días (TOI-6713.01), decidí examinar el sistema más a fondo. Recopilamos todos los datos de RV y descubrimos que hay OTRO ( Urano masa) planeta en una órbita de 13 días. Entonces, comenzó con los datos de TESS y luego el sistema se volvió más interesante cuanto más lo estudiábamos».

La historia de la investigación exoplanetaria del Dr. Kane abarca una miríada de arquitecturas de sistemas solares, específicamente aquellas que contienen exoplanetas altamente excéntricospero también incluye trabajo de seguimiento después de que se confirmen exoplanetas dentro de un sistema.

Más recientemente, fue el segundo autor de un estudiar discutiendo una arquitectura de sistema revisada en el sistema HD 134606, además de descubrir dos nuevas Super-Tierras dentro de ese sistema.

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Para este estudio más reciente, el Dr. Kane y sus colegas utilizaron datos de los instrumentos terrestres del Buscador de planetas de velocidad radial de alta precisión (HARPS) y del Espectrómetro Echelle de alta resolución (HIRES) y la misión TESS antes mencionada para determinar las características y parámetros de ambos. la estrella madre, HD 105067, y los exoplanetas correspondientes que la orbitan.

Pero, además de descubrir exoplanetas adicionales dentro del sistema, como menciona el Dr. Kane, ¿cuáles son los resultados más significativos de este estudio?

Dr. Kane dice Universo hoy«El resultado más sorprendente de nuestro trabajo fue que la dinámica del sistema hace que durante un período de 2,2 días experimente enormes efectos de marea, similares a los experimentados por Io. Sin embargo, en este caso, TOI-6713.01 experimenta 10 millones de veces más energía de marea que Io, lo que resulta en un 2600K [2,300 degrees Celsius (4,200 degrees Fahrenheit)] temperatura de la superficie. Esto significa que el planeta literalmente brilla en longitudes de onda ópticas».

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JúpiterLa luna de Io, es el cuerpo planetario volcánicamente más activo del Sistema Solar, que se produce a partir de calentamiento de marea causado por la enorme gravedad de Júpiter a lo largo de la órbita ligeramente excéntrica (alargada) de Io que duró 1,77 días. Esto significa que Io se acerca a Júpiter durante ciertos puntos y se aleja de Júpiter en otros puntos, lo que hace que Io se comprima y expanda, respectivamente.

Durante millones de años, esta fricción constante dentro del interior de Ío ha provocado el calentamiento de su núcleo, lo que ha dado lugar a cientos de volcanes que componen la superficie de Ío y tampoco a ningún cráter de impacto visible.

Como menciona el Dr. Kane, este nuevo candidato a exoplaneta «experimenta 10 millones de veces más energía de marea que Io», lo que podría plantear preguntas adicionales sobre su propia actividad volcánica u otros procesos geológicos. Por lo tanto, ¿cuál es el significado de los aspectos de «tormenta de marea» de TOI-6713.01?

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Dr. Kane dice Universo hoy«La razón por la que TOI-6713.01 experimenta fuerzas de marea tan fuertes es por la excentricidad de los dos planetas gigantes exteriores, lo que obliga a TOI-6713.01 a adoptar una órbita excéntrica también. Por lo tanto, me referí al planeta como si estuviera atrapado en una tormenta de marea perfecta. «

El sistema HD 104067 con sus dos exoplanetas gigantes exteriores que fuerzan al TOI-6713.01 más interno a una «tormenta de marea perfecta» recuerda ligeramente a las tres primeras lunas galileanas de Júpiter, Io, Europa y Ganímedes, en cuanto a sus efectos gravitacionales entre sí a lo largo de sus órbitas. .

Sin embargo, existen algunas diferencias, ya que la enorme gravedad de Júpiter es la fuerza principal que impulsa la actividad volcánica de Ío, y las tres lunas se encuentran en lo que se conoce como resonancia orbital, lo que significa que las órbitas están relacionadas entre sí. Por ejemplo, por cada cuatro órbitas de Ío hay dos órbitas de Europa y una órbita de Ganímedes, lo que hace que su resonancia orbital sea 4:2:1, lo que da como resultado que cada luna cause influencias gravitacionales regulares entre sí.

Por lo tanto, dado que el aspecto de la tormenta de marea en TOI-6713.01 es causado por las excentricidades de los dos gigantes exteriores, ¿cómo se compara esto con la relación entre Io, Europa y Ganímedes?

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Dr. Kane dice Universo hoy«La resonancia de Laplace de las lunas galileanas crea una configuración particularmente poderosa, mediante la cual las alineaciones regulares de las tres lunas internas fuerzan regularmente a Io a una órbita excéntrica. El sistema HD 104067 no está en resonancia, pero aún así es capaz de producir una configuración de energía en virtud de de que los planetas byc sean tan masivos y, por lo tanto, es más un efecto de «fuerza bruta» que obliga al planeta en tránsito interior a adoptar una órbita excéntrica».

Como se señaló, TOI-6713.01 fue descubierto usando el método de velocidad radialtambién conocida como espectroscopía Doppler, lo que significa que los astrónomos midieron los minúsculos cambios en el movimiento de la estrella madre mientras es ligeramente arrastrada por el planeta durante la órbita de este último.

Estos ligeros cambios hacen que la estrella madre se tambalee cuando los dos cuerpos se tiran entre sí, y los astrónomos usan un espectrógrafo para detectar cambios en estas oscilaciones a medida que la estrella se «acerca» y «se aleja» de nosotros para encontrar exoplanetas.

Este método ha demostrado ser muy eficaz para encontrar exoplanetas, ya que representa casi el 20 por ciento del total de exoplanetas confirmados hasta la fecha, y el Primer exoplaneta orbitando una estrella como la nuestra. También se descubrió utilizando este método.

Sin embargo, a pesar de la eficacia de la velocidad radial, el estudio señala que TOI-6713.01 «aún no ha sido confirmado», entonces, ¿qué observaciones adicionales se requieren para confirmar su existencia?

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El Dr. Kanes dice Universo hoy«Debido a que el planeta es tan pequeño, es difícil detectarlo a partir de los datos de velocidad radial. Sin embargo, los tránsitos parecen limpios y hemos descartado la contaminación estelar. Los tránsitos adicionales ayudarán, pero tenemos bastante confianza en la existencia de el planeta en este momento.»

Este estudio se produce cuando el número total de sistemas exoplanetarios es casi 4.200, el número de exoplanetas confirmados supera los 5.600 y más de 10.100 candidatos a exoplanetas esperan ser confirmados también. Se ha descubierto que estas arquitecturas de sistemas varían ampliamente de nuestro propio Sistema Solar, que está compuesto por planetas terrestres (rocosos) más cercanos al Sol y gigantes gaseosos que orbitan mucho más lejos.

Ejemplos incluyen Júpiter calientes que orbitan peligrosamente cerca de su estrella madre, algunos en sólo unos días, y otros sistemas con siete exoplanetas del tamaño de la Tierraalgunos de los cuales orbitan dentro del zona habitable.

Por lo tanto, ¿qué puede enseñarnos esta arquitectura única del sistema solar sobre los sistemas exoplanetarios en general, y qué otros sistemas exoplanetarios la reflejan?

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Dr. Kane dice Universo hoy«Este sistema es un gran ejemplo de los entornos extremos en los que pueden encontrarse los planetas. Ha habido varios casos de planetas terrestres que están cerca de su estrella y se calientan por la energía de la estrella, pero muy pocos casos en los que la energía de las mareas es derritiendo el planeta desde dentro.»

El posible descubrimiento de un exoplaneta orbitando en una «tormenta de marea perfecta» demuestra aún más la infinidad de características que exhiben los exoplanetas y los sistemas exoplanetarios, al tiempo que contrastan tanto con nuestro propio sistema solar como con lo que los astrónomos han aprendido sobre ellos hasta ahora.

Si se confirma, TOI-6713.01 continuará moldeando nuestra comprensión sobre la formación y evolución de exoplanetas y sistemas exoplanetarios no solo en nuestra Vía Láctea, sino también en todo el cosmos.

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«¡El Universo es un lugar asombroso!» Dr. Kane dice Universo hoy. «Lo divertido de este proyecto en particular es que todo comenzó con ‘Hmm… esto podría ser interesante’ y luego se convirtió en algo mucho más fascinante de lo que podría haber imaginado. Eso lo demuestra, nunca pierdas la oportunidad de seguir tu curiosidad».

¿Cómo nos enseñará este exoplaneta de tormenta de marea sobre otros exoplanetas y sistemas exoplanetarios en los próximos años y décadas? Sólo el tiempo lo dirá, ¡y por eso hacemos ciencia!

Como siempre, ¡sigue haciendo ciencia y sigue mirando hacia arriba!

Este artículo fue publicado originalmente por Universo hoy. Leer el artículo original.