Cuando los planetas juntan cometas

Estas imágenes del Telescopio Espacial Hubble muestran la evolución de las cicatrices oscuras dejadas por el impacto del cometa Shoemaker–Levy 9 en Júpiter en 1994. Crédito: R. Evans, J. Trauger, H. Hammel and the HST Comet Science Team and NASA.

Los empujones gravitacionales pueden desalojar cometas de las heladas regiones exteriores de un sistema planetario y enviarlos en curso de colisión con los planetas del sistema. ¿Qué tipo de planetas es probable que atrapen a estos cometas entrantes y cuáles es probable que los alejen?

Cometas en movimiento

El objeto interestelar ʻOumuamua es el punto en el centro de esta exposición de cinco minutos tomada con el Telescopio William Herschel. Debido a la alta velocidad del objeto, las otras fuentes del cuadro aparecen como rayos de luz. 
Crédito: 
Alan Fitzsimmons (ARC, Queen’s University Belfast), Grupo Isaac Newton
.

Cuando el objeto interestelar ʻOumuamua atravesó el Sistema Solar, su llegada confirmó lo que muchos astrónomos habían sospechado durante mucho tiempo: el espacio está repleto de desechos que han sido expulsados ​​​​de los sistemas planetarios por interacciones gravitacionales.

Pero las mismas interacciones gravitatorias que pueden lanzar cometas al espacio interestelar pueden, en cambio, enviarlos a toda velocidad a las regiones internas de los sistemas planetarios donde nacieron. Cuando eso sucede, los cometas pueden establecerse en nuevas órbitas, ser consumidos por su estrella anfitriona o, como explora una nueva publicación, ser acrecentados por los planetas del sistema. ¿Qué determina si un planeta recolectará cometas que deambulen cerca de él y cómo podría afectar la acumulación de cometas nuestra interpretación de los espectros de exoplanetas?

La proporción de cometas acumulados a cometas dispersos en función del número de Safronov, que aumenta con la masa y la distancia orbital del planeta y disminuye con la masa de la estrella anfitriona y el radio del planeta. Este gráfico muestra los resultados de un planeta del tamaño de Júpiter que orbita alrededor del Sol a diferentes distancias orbitales. Júpiter, WASP-77 Ab (un Júpiter caliente) y HR 8799 b (un planeta fotografiado directamente) están marcados en la gráfica. 
Click para agrandar

Crédito: Seligman et al. 2022.

¿Acumulado o disperso?

Un equipo dirigido por Darryl Seligman (Universidad de Chicago) desarrolló un conjunto de ecuaciones que predicen qué planetas tienen más probabilidades de acumular cometas entrantes. Las ecuaciones describen la probabilidad de que un planeta acreciente un cometa en su atmósfera o disperse un cometa en una nueva órbita (o fuera del sistema por completo) en función de las propiedades del planeta (su masa y distancia orbital) y las del cometa, principalmente su excentricidad, que es una medida de cuán circular o alargada es su órbita.

El equipo usó su métrica para determinar cuáles de los exoplanetas detectados previamente es probable que hayan agregado material cometario a sus atmósferas. Seligman y sus colaboradores descubrieron que, en general, los planetas categorizados como Júpiter caliente, súper-Tierra y sub-Neptuno tienen más probabilidades de atrapar a los cometas que pasan que los planetas más fríos y masivos.

Imposición en la Composición

La proporción de cometas acumulados y dispersos para muchos de los exoplanetas que observará el JWST. 
Crédito: Seligman et al. 2022

¿Qué significa para nuestra comprensión de los sistemas planetarios distantes si los exoplanetas acumulan una gran cantidad de material cometario? ¡Potencialmente, bastante! Se cree que la composición planetaria se relaciona con el lugar en el que se formó un planeta en un disco protoplanetario. Sin embargo, si los planetas acumulan material cometario, que lleva la firma química de haberse formado muy lejos en el disco, las estimaciones del lugar de nacimiento de un planeta basadas en su composición atmosférica podrían ser inexactas.

Seligman y sus colaboradores señalan varias razones por las que sus estimaciones son probablemente un límite superior en la cantidad de material cometario que acumulan los planetas. Por ejemplo, si los cometas en otros sistemas planetarios tienden a desintegrarse o a perder sus compuestos volátiles rápidamente, la probabilidad de encuentros entre exoplanetas y cometas, y el efecto que tienen en la composición atmosférica de un exoplaneta, podría disminuir.

Este problema es oportuno, ya que, según la métrica del equipo, casi todos los exoplanetas que el JWST observará durante el próximo año tienen el potencial de haber acumulado material cometario.

El paper

“Inferring Late-stage Enrichment of Exoplanet Atmospheres from Observed Interstellar Comets,” Darryl Z. Seligman et al 2022 ApJL 933 L7. doi:10.3847/2041-8213/ac786e

Fuente: AAS NOVA.

Artículo original:

Material relacionado

Colisión del cometa Shoemaker-Levy con Júpiter

Desde el 16 de julio hasta el 22 de julio de 1994, trozos de un objeto designado como Cometa P / Shoemaker-Levy 9 chocaron con Júpiter. Esta es la primera colisión de dos cuerpos del sistema solar que se ha observado, y los efectos de los impactos del cometa en la atmósfera de Júpiter han sido simplemente espectaculares y superaron las expectativas. El cometa Shoemaker-Levy 9 constaba de al menos 21 fragmentos discernibles con diámetros estimados en hasta 2 kilómetros.

El siguiente es el sitio del Cometa P / Shoemaker-Levy 9 realizado por el JPL, que presenta un compendio de artículos mostrando todas los estudios e imágenes sobre este evento único:

Hubble confirma el núcleo de cometa más grande jamás visto

Una reliquia de 4 mil millones de años del Sistema Solar primitivo se dirige hacia aquí: el cometa C/2014 UN271 (Bernardinelli-Bernstein). 

Habitantes del espacio profundo, los cometas se encuentran entre los objetos más antiguos del Sistema Solar. Estos «bloques de Lego» helados son restos de los primeros días de la construcción planetaria. Fueron expulsados ​​sin contemplaciones del Sistema Solar en un juego de pinball gravitacional entre los planetas exteriores masivos. Los cometas expulsados ​​​​se instalaron en la Nube de Oort, una gran reserva de cometas lejanos que rodean el Sistema Solar a muchos miles de millones de millas en el espacio profundo.

Una nueva teoría de formación explica el misterioso objeto interestelar ‘Oumuamua

Un nuevo escenario basado en simulaciones por computadora explica todas las características observadas del primer objeto interestelar conocido que visita nuestro Sistema Solar.

Desde su descubrimiento en 2017, un aire de misterio ha rodeado al primer objeto interestelar conocido que visita nuestro Sistema Solar, un cuerpo alargado con forma de cigarro llamado ‘Oumuamua (en hawaiano: «un mensajero que llega primero», o «El primer mensajero»). ¿Cómo se formó y de dónde vino?

 

TESS encuentra 30 exocometas para Beta Pictoris

Los investigadores saben desde hace décadas que Beta Pictoris, un sistema solar joven y en formación a 64 años luz de distancia, tiene al menos dos planetas. El 3 de Mayo de 2022, la NASA dijo que su cazador de planetas TESS ha revelado al menos 30 exocometas en el sistema Beta Pictoris largamente estudiado. El siguiente artículo lo presenta y también contiene una selección de recursos sobre detección de exocometas en otros sistemas estelares incluyendo algunos descubiertos por aficionados.

Atmósferas de exoplanetas: mantenerse al día con ARIEL

¿Cómo se relaciona la composición de un planeta con su estrella anfitriona? La misión ARIEL de la Agencia Espacial Europea (Atmospheric Remote-sensing Infrared Exoplanet Large-survey) está diseñada para investigar la cuestión, examinando atmósferas planetarias. El objetivo es determinar la composición, la temperatura y los procesos químicos en funcionamiento en una gran muestra de sistemas planetarios.

Atmósferas de pequeños planetas a través de un gran telescopio.

El telescopio espacial conocido como JWST se ha hecho famoso entre los profesionales del espacio por los largos y frecuentes retrasos en su desarrollo desde su concepción en 1996. Aunque su línea de tiempo y su precio son impresionantes, no son más que pequeñas consecuencias de la exquisita ingeniería y el alucinante potencial del telescopio. Citado con mayor frecuencia como el instrumento que nos permitirá echar un vistazo al pasado más que nunca, ¡el JWST también podría buscar posibles firmas de vida en planetas fuera de nuestro Sistema Solar! El artículo a continuación explica cómo. 

Marcar el enlace permanente.

Comentarios cerrados.