Desentrañando el enigma: las sorprendentes diferencias de densidad en subneptunos

MadridLa mayoría de las estrellas en nuestra galaxia tienen planetas a su alrededor. Los más comunes son los subneptunos, más grandes que la Tierra pero más pequeños que Neptuno. Los científicos encuentran difícil medir su densidad con precisión, ya que dos métodos diferentes arrojan resultados distintos.

Existen dos tipos de sub-Neptunos clasificados según su densidad. Para determinar su masa, los científicos emplean distintos métodos.

El método de Variaciones en el Tiempo de Tránsito (TTV) y el método de Velocidad Radial son técnicas empleadas para detectar y estudiar exoplanetas.

Los planetas medidos mediante el método de Variación de Tiempo de Tránsito (TTV) suelen ser menos densos, en comparación con los medidos mediante el método de velocidad radial, que parecen ser más densos. Esta diferencia ha llevado a los científicos a preguntarse si se debe a las técnicas de observación o a las propiedades físicas reales de los planetas.

Científicos de NCCR PlanetS, la Universidad de Ginebra y la Universidad de Berna han abordado recientemente este problema. Sus investigaciones indican que la diferencia de densidad no se debe a un error de medición, sino a razones físicas.

Jean-Baptiste Delisle de la UNIGE explicó el método de TTV. Este método observa las variaciones en el tiempo cuando los planetas pasan frente a su estrella. Estos cambios de tiempo ocurren porque los planetas interactúan gravitacionalmente entre sí. En contraste, el método de velocidad radial mide las alteraciones en la velocidad de la estrella causadas por su planeta.

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Adrien Leleu de la UNIGE explicó que la mayoría de los sistemas medidos usando el método TTV muestran resonancia. Esto significa que el tiempo que tarda un planeta en orbitar su estrella es una fracción simple del tiempo que tarda otro planeta. Por ejemplo, un planeta puede orbitar dos veces mientras otro lo hace una sola vez. Cuando varios planetas muestran este patrón, están en una cadena resonante.

El equipo investigó si existía una relación entre la densidad y la resonancia. Para ello, eligieron cuidadosamente sistemas planetarios para garantizar la equidad. Se aseguraron de no excluir a los planetas más pequeños, a pesar de que son más difíciles de detectar en los datos de velocidad radial.

Los investigadores han encontrado que los sistemas resonantes siempre presentan sub-Neptunos de menor densidad, independientemente de cómo se mida la masa. Esto sugiere una conexión directa entre la resonancia y la densidad.

Los científicos proponen varias explicaciones para este vínculo. Una idea principal se relaciona con la formación de los sistemas planetarios. Creen que la mayoría de los sistemas comienzan con planetas en un estado resonante desde el principio. Sin embargo, el 95% de estos sistemas se vuelven inestables y pierden este estado, lo cual provoca eventos como colisiones. Los planetas entonces se fusionan, se vuelven más densos y se establecen en órbitas estables que no son resonantes.

Yann Alibert de la Universidad de Berna indicó que los modelos computacionales sobre la formación de planetas también respaldan esta teoría. Los estudios de su equipo revelan que los planetas en ciertas órbitas tienen menor densidad. La investigación también sugiere que la mayoría de los sistemas planetarios experimentaron choques gigantescos, similares o incluso más intensos que el que dio origen a la Luna.

La diferencia en densidad entre los planetas sub-Neptuno se debe a su estado de resonancia. Muchos de estos planetas salen de la resonancia y se vuelven más densos debido a colisiones. Este estudio nos ayuda a comprender cómo cambian los sistemas planetarios con el tiempo y respalda las teorías actuales de formación.