El misterio detrás de cientos de extraños planetas que flotan libremente detectados por el Telescopio espacial James Webb (JWST) puede estar un paso más cerca de su solución.
Muchos planetas «rebeldes», que carecen de una estrella madre, acechan en el cosmos. Estos planetas que flotan libremente (FFP), incluidos pares de mundos del tamaño de Júpiter que orbitan entre sí, son un misterio para los científicos. Pero un nuevo estudio probablemente descarta una forma en que podrían haberse formado estos llamados objetos binarios de masa de Júpiter (JuMBO).
Los astrónomos descubrieron los FFP hace más de 20 años utilizando el Telescopio Infrarrojo del Reino Unido en Hawaii. Desde entonces, los observadores han descubierto cientos de estos cuerpos astronómicos rebeldes, y se tambalearon en su mayor captura el año pasado. Este recorrido, detectado por el poderoso JWST, consistía en más de 500 planetas que flotaban libremente en una extensión en forma de trapezoide de la Nebulosa de Orión, un punto de nacimiento estelar.
En particular, 80 de estos mundos, que tienen entre 0,7 y 13 veces la masa de Júpiterformaron pares de planetas que orbitan entre sí.
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Estas enigmáticas entidades tienen desconcertó a la comunidad astronómica. Por un lado, cómo se forman exactamente los JuMBO (y, más en general, los FFP) es un misterio. Una idea es que estos planetas, emparejados o no, se forman cuando nubes de gas y polvo colapsan bajo su propia gravedad. Es como una versión reducida de la formación estelar.
Otra hipótesis es que estos planetas son alejados de sus sistemas planetarios cercanos debido a la fuerza gravitacional de un objeto particularmente grande, como una estrella pasajera.
«El sobrevuelo estelar es una de las formas de producir [FFPs],» Dong Lai, dijo a WordsSideKick.com por correo electrónico. De hecho, tras la bonanza de descubrimientos del año pasado, otro equipo de investigación calculado que los JuMBO tenían aproximadamente una quinta parte de probabilidades que otros FFP de ser separados de sus estrellas madre por una estrella pasajera.
Para descubrir qué proceso formó los JuMBO y otros FFP, Lai y Fangyuan Yu, un estudiante de la Universidad Jiao Tong de Shanghai en China, crearon decenas de miles de simulaciones de un sistema planetario que contenía un par de planetas con masa de Júpiter orbitando una estrella similar al Sol.
En cada simulación, los investigadores permitieron que pasara una segunda estrella de tamaño similar y calcularon la fracción de simulaciones en las que ambos planetas fueron expulsados de su órbita. En todas las simulaciones, Lai y Yu ajustaron varios parámetros, como las masas de los planetas, su separación relativa y la velocidad de la estrella sobrevoladora en relación con la estrella madre para descubrir cómo estos factores afectaban la frecuencia con la que se expulsaban los JuMBO.
Descubrieron que era más probable que se formaran JuMBO si los planetas inicialmente orbitaban cerca uno del otro o si eran hasta 4 veces más masivos que Júpiter. Pero incluso en el escenario de mayor probabilidad, las probabilidades de que planetas emparejados fueran expulsados simultáneamente seguían siendo increíblemente bajas: menos del 1%.
Por el contrario, los planetas individuales tenían cientos de veces más probabilidades de ser expulsados durante un sobrevuelo estelar, creando FFP solitarios. De hecho, Lai cree que estos visitantes estelares pueden haber dado origen a las FFP de la Nebulosa de Orión. Las simulaciones también mostraron que los únicos orbitadores supervivientes sufrieron una fuerte sacudida, con sus trayectorias inicialmente circulares deformadas en trayectorias en forma de elipse.
Los resultados de Lai y Yu, que aún no han sido revisados por pares, se enviaron a The Astrophysical Journal y están disponibles como preimpresión a través de arXiv.
Lai y Yu creen que su investigación hace que el modelo de colapso de las nubes sea una explicación mucho más probable de cómo se formaron los JuMBO. En cualquier caso, Lai ve las simulaciones como una especie de experimento de física que puede ayudar en futuras observaciones con telescopios como el Observatorio Vera C. Rubinque está en construcción en Chile.
Por ejemplo, los resultados de sus simulaciones serán útiles para comprender qué sucede con los sistemas planetarios en cúmulos estelares densos y para identificar sistemas planetarios exóticos, como los planetas capturados, dijo Lai.
