Todos los planetas de nuestro sistema solar orbita cerca de plano ecuatorial del sol

Todos los planetas de nuestro sistema solar orbita cerca de plano ecuatorial del sol. De losocho planetas confirmados , la órbita de la Tierra es la más inclinada, pero incluso esa inclinación es aún pequeño, en sólo siete grados.

Era natural, entonces, para que los astrónomos esperan que los planetas que orbitan otras estrellas se comportarían de la misma manera - la formación y evolución de las órbitas alineadas con ecuador de su estrella anfitriona.

Pero en los últimos años, las nuevas observaciones han revelado que la historia es algo más complicado, al menos para los planetas más extraños conocidos, los Júpiter calientes.

Una explosión de Exoplanetas

En sólo dos décadas, hemos pasado de conocer el propio sistema planetario (la nuestra) a miles, con 3.268 exoplanetas conocidos ahora. Esto ha conducido a un replanteamiento masiva de nuestros modelos de formación planetaria.

Sobre la base de una muestra de un sistema, una vez que los astrónomos espera que los sistemas planetarios más que tienen planetas pequeños y rocosos (como la Tierra) que orbitan cerca de su estrella madre, y masivas, los planetas similares a Júpiter orbitando más lejos.

Con el descubrimiento de los primeros exoplanetas, se hizo añicos este modelo simple.Esos planetas, el Júpiter calientes, eran diferentes de todo lo que habíamos esperado.

Comparable en masa a Júpiter, se mueven en órbitas período muy corto, casi rozando las superficies de su estrella. En lugar de sedar órbita de 12 años de Júpiter, que pasan a toda velocidad alrededor con períodos de días o incluso horas. Encontrar planetas en órbitas tan extremas significan un replanteamiento importante.

Como resultado, nació un nuevo conjunto de teorías. En lugar de los planetas que forman tranquilamente a una distancia fija de una estrella, nos imaginamos planetas migratorias, a la deriva enormes distancias a medida que crecen.

La evidencia de tal migración abunda, incluso dentro del sistema solar .

Luego vino otra serie de descubrimientos sorprendentes. En lugar de avanzar en el mismo plano que el ecuador de su estrella, algunos Júpiter calientes resultó tener órbitas muy inclinadas . Algunos incluso se mueven en órbitas retrógradas, en la dirección opuesta a la rotación de su estrella.

¿Cómo se obtienen los planetas en órbitas tan locos?

Repensando la formación del planeta

El modelo más ampliamente aceptado de formación de planetas es "acreción del núcleo", donde los planetas se forman lentamente, en un disco circumestelar de material. Incluso hemos pescado a los sistemas en el acto, a mitad de la formación.

Dentro de esos discos, polvo y partículas de hielo crecen gradualmente por devorar a sus vecinos. En los tramos interiores calientes, la cantidad de material sólido está limitado ya que es demasiado caliente para el agua en estado gaseoso se condense para formar hielo, por lo que los planetas crecen lentamente.

Más lejos, vastas cantidades de hielo contribuyen al rápido crecimiento de más núcleos planetarios. Eventualmente, los núcleos de obtener suficiente masa (alrededor de diez veces la masa de la Tierra) para capturar los gases de su entorno.

Cuando un planeta alcanza esta masa crítica, comienza a acretar gas desde el disco, y se somete a un rápido crecimiento, convirtiéndose en un gigante de gas en toda regla.

En el proceso, la interacción entre el planeta y el disco hace que migran hacia el interior.Dependiendo de las propiedades del disco, el planeta puede mover grandes distancias, llegando incluso a devorado por su huésped.

Este rápido crecimiento y la migración llega a su fin cuando la estrella madre borra cualquier resto de gas y el polvo del sistema.

Los planetas siguen a la deriva, ya que dispersan y se alimentará con los restos más grande que queda. Ese proceso continúa aún hoy en día en el sistema solar, aunque a un ritmo muy lento.

Pero este modelo simple no puede explicar los últimos descubrimientos de planetas en órbitas muy inclinadas. La migración se ha descrito anteriormente ocurre normalmente dentro del disco, manteniendo el planeta cerca al plano ecuatorial de la estrella.

Para excitar a una órbita muy inclinada requiere algo más.

Los planetas muy inclinadas

Hasta la fecha, los astrónomos han medido los orbitales inclinaciones de 91 exoplanetas y más de una tercera parte (36) se mueven en órbitas que no están alineados de manera significativa, incline más de 20 grados. Nueve de ellos se mueven en órbitas retrógradas.

Hubo una o dos planetas mal alineados, podríamos escribir apagado como una casualidad de la naturaleza. Pero el número encontrado es demasiado grande para ser coincidencia.

Los astrónomos han desarrollado nuevos modelos, caracterizados por una evolución que permite la migración de planetas pierda la alineación. La proporción más prometedora un tema común, un período de migración de alta excentricidad.

Un problema resuelto?

modelos de migración de alta excentricidad se ejecutan de la siguiente manera. planetas gigantes se forman, como se esperaba, en órbitas circulares inicialmente, bien alineado con el ecuador de su anfitrión. A medida que los sistemas evolucionan, la órbita del planeta es perturbado por otros objetos masivos en el mismo sistema (lo más probable, una estrella compañera).

Como resultado, la órbita del planeta se convierte en significativamente menos circular (más excéntrica). Al mismo tiempo, su inclinación puede ser bombeado hasta, convirtiéndose desalineados. Si la órbita de un planeta está inclinado suficientemente, en comparación a la de su perturbador, un efecto adicional puede arrancar, conocido como elmecanismo Kozai-Lidov .

En el marco del mecanismo de Kozai-Lidov, la órbita de un planeta puede guiñar violentamente en el espacio. Como su órbita se hace más inclinada (en comparación con el perturbador), también se vuelve más circular. A continuación, la oscilación cambia de dirección, y la órbita oscila de un lado hacia el de la perturbador, mientras que cada vez más excéntrico.

Estas oscilaciones pueden ser tan extremas que causan un planeta para convertirse en estrella-pastoreo, rozando la superficie de su huésped con cada pasada. Durante estos encuentros cercanos, la estrella y el planeta interactúan las mareas con el planeta elevar las mareas en la estrella y la estrella mareas levantando en el planeta.

Estas mareas ejercen una fuerza de amortiguación fuerte, haciendo que la órbita del planeta decaiga rápidamente. El punto de máxima aproximación sigue siendo más o menos el mismo, pero el apocentro (la mayor distancia de separación) se reduce. la órbita del planeta se envió circulares rápidamente a medida que se desacopla de la perturbador distante, pero sigue siendo muy inclinada.

La teoría hace predicciones comprobables. Para hacer planetas mal alineados de esta manera requiere un perturbador.

En algunos casos, el compañero se ha ido, el sistema binario de estrellas desgarrado pasando estrellas, por ejemplo. Sin embargo, para la mayoría, la pistola humeante todavía debe estar allí. compañeros binarios, a la espera de ser descubierto.

Los astrónomos están utilizando nuevos instrumentos sobre los telescopios más grandes del mundo para tratar de detectar los perturbadores, si están allí.

Algunas estrellas, por casualidad o asociación, parecen estar muy próximos entre sí. Para ver si una estrella tiene un verdadero compañero no es sólo un caso de ver si hay otra estrella en el mismo pedazo de cielo, aunque lo más probable es que lo hay.

En su lugar, tenemos que ver a los vecinos durante meses o años. Si están verdaderamente son una pareja, se moverán juntos, a la deriva al unísono contra el fondo de estrellas.

Uno de nosotros (Brett Addison) está actualmente participan activamente en esta búsqueda, utilizando el telescopio Magellan arcilla en Chile. Los resultados preliminares ya son - sin fuertes correlaciones observadas entre los sistemas estelares con los compañeros y con los planetas inclinados.

Aún así, la búsqueda continúa.