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¿Una nueva forma de descubrir planetas? Los astrónomos descubren exoplanetas al ver los cinturones de Troya

Aunque hemos encontrado miles de exoplanetas en los últimos años, en realidad solo tenemos tres formas de encontrarlos. La primera es notar que la estrella se atenúa ligeramente cuando un planeta pasa frente a ella (modo de tránsito). El segundo es medir el bamboleo de la estrella a medida que un planeta la orbita y le da un arrastre gravitatorio (el método Doppler). El tercero es la observación directa de un exoplaneta. Ahora un nuevo estudio en Cartas de revistas astrofísicas Hay un cuarto método.

Cada uno de los métodos que utilizamos actualmente tiene sus inconvenientes. El método de tránsito funciona solo cuando la órbita de un exoplaneta se alinea con nuestra vista de la estrella, el método Doppler tiende a favorecer los planetas más grandes que orbitan cerca de una estrella pequeña, y la observación directa es mejor para los planetas grandes que orbitan lejos de su estrella. Pero todos estos métodos solo funcionan para planetas que orbitan estrellas de mediana edad. Estas son las estrellas que desde hace mucho tiempo han limpiado el polvo y los escombros a su alrededor. Entonces, si bien hemos aprendido mucho sobre los tipos de sistemas planetarios que existen, hemos aprendido un poco sobre cómo se forman los sistemas estelares jóvenes.

Imagen del disco de formación de planetas de HL Tau del Atacama Large Millimeter Array. Las condiciones dentro del disco contribuyen a la eventual habitabilidad del planeta. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

Gracias a observatorios de radio como ALMA, obtuvimos una buena vista de los primeros discos de escombros alrededor de estrellas muy jóvenes. Estos discos emiten un débil resplandor de radio que ALMA es particularmente efectivo para detectar. Una de las cosas que notamos sobre muchos de estos discos es que tienen huecos o bandas en su interior. Creemos que son causados ​​por planetas jóvenes que allanaron un camino en el disco de escombros a medida que crecían y evolucionaban. El problema es que no podemos estar seguros de que eso es lo que está pasando. Hay otras explicaciones posibles, como la turbulencia o la resonancia gravitacional dentro del disco que provoca la formación de las cavidades. El problema es que si bien podemos estudiar la estructura de los espacios, telescopios como ALMA no pueden resolver un planeta real orbitando dentro de un espacio. Incluso un planeta tan grande como Júpiter es demasiado pequeño para ser detectado directamente.

La órbita de Júpiter y los troyanos. Crédito: Instituto Astronómico CAS / Petr Scheirich

Así que este nuevo estudio tomó un enfoque diferente. En lugar de tratar de detectar un exoplaneta directamente en el disco, ¿por qué no buscar señales dentro del disco de escombros que indiquen la presencia del planeta? Y han encontrado un patrón que funciona. Incluso puedes llamarlo un caballo de Troya.

Júpiter es, con diferencia, el planeta más grande de nuestro sistema solar y, con el tiempo, ha influido en las órbitas de cuerpos más pequeños, como los asteroides. Uno de los impactos obvios es en el cinturón de asteroides, donde provoca espacios de resonancia conocidos como Brechas de Kirkwood. El otro está en el grupo de asteroides que recogió en su órbita, conocidos como troyanos.

Los asteroides troyanos son pequeños objetos que quedan atrapados en los puntos de Lagrange de Júpiter. Estas regiones están ubicadas en la órbita de Júpiter unos sesenta grados por delante y por detrás de Júpiter. A través de la danza gravitacional de Júpiter y el Sol, los puntos de Lagrange son pozos gravitacionales algo profundos, por lo que todo lo que se encuentra allí tiende a permanecer allí. Entonces, mientras Júpiter desfila alrededor del sol, tiene un montón de troyanos corriendo adelante y atrás.

Un disco de escombros alrededor de la estrella LkCa 15. Crédito: Adam Kraus y Michael Ireland

En este nuevo estudio, el equipo se centró en una estrella joven conocida como LkCA 15 y buscó dinámicas gravitatorias similares. Al analizar imágenes de alta resolución de la estrella y su disco de escombros, encontraron dos cúmulos de polvo muy débiles. Los bloques estaban en la misma órbita dentro del disco de escombros y estaban separados por un ángulo de 120 grados. En otras palabras, los aglomerados tienen todos los signos de estar dentro de los puntos lagrangianos de un pequeño planeta. Según los datos, el equipo estima el tamaño del planeta aproximadamente del tamaño de Neptuno o Saturno. Dado que es probable que el planeta tenga solo dos millones de años, parece haberse formado muy rápidamente.

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Todo esto pinta un cuadro interesante de la evolución planetaria. Los planetas grandes parecen formarse temprano dentro de un sistema estelar y casi de inmediato comienzan a afectar su danza gravitacional. La siguiente pregunta es si los astrónomos pueden encontrar planetas similares en otros sistemas estelares jóvenes usando el mismo método.

Referencia: Largo, Feng, et al. «ALMA reveló polvo atrapado alrededor de los puntos de Lagrange en el disco LkCa 15 .. » Cartas de revistas astrofísicas 937.1 (2022): L1.