A medida que los sistemas planetarios evolucionan, las interacciones gravitacionales entre planetas pueden arrojar algunas de ellas a órbitas elípticas excéntricas alrededor de la estrella anfitriona, o incluso fuera del sistema. Los planetas más pequeños deberían ser más susceptibles a esta dispersión gravitacional, sin embargo, muchos exoplanetas gigantes de gas tienense ha observado con órbitas excéntricas muy diferentes de las órbitas más o menos circulares de los planetas en nuestro propio sistema solar.
Sorprendentemente, los planetas con las masas más altas tienden a ser aquellos con las excentricidades más altas, a pesar de que la inercia de una masa más grande debería dificultar el desplazamiento desde su órbita inicial. Esta observación contraintuitiva llevó a los astrónomos de UC Santa Cruz aexplorar la evolución de los sistemas planetarios utilizando simulaciones por computadora. Sus resultados, publicados en un artículo publicado en Letras del diario astrofísico , sugiera un papel crucial para una fase de impactos gigantes en la evolución de los sistemas planetarios de gran masa, lo que lleva al crecimiento colisión de múltiples planetas gigantes con órbitas cercanas.
"Un planeta gigante no se dispersa tan fácilmente en una órbita excéntrica como un planeta más pequeño, pero si hay múltiples planetas gigantes cerca de la estrella anfitriona, es más probable que sus interacciones gravitacionales los dispersen en órbitas excéntricas", explicó el primer autor RenataFrelikh, un estudiante graduado en astronomía y astrofísica en la UC Santa Cruz.
Frelikh realizó cientos de simulaciones de sistemas planetarios, comenzando cada uno con 10 planetas en órbitas circulares y variando la masa total inicial del sistema y las masas de planetas individuales. A medida que los sistemas evolucionaron durante 20 millones de años simulados, las inestabilidades dinámicas llevaron acolisiones y fusiones para formar planetas más grandes, así como interacciones gravitacionales que expulsaron algunos planetas y dispersaron otros en órbitas excéntricas.
Analizando los resultados de estas simulaciones colectivamente, los investigadores encontraron que los sistemas planetarios con la masa total más inicial producían los planetas más grandes y los planetas con las excentricidades más altas.
"Nuestro modelo explica naturalmente la correlación contraintuitiva de masa y excentricidad", dijo Frelikh.
La coautora Ruth Murray-Clay, profesora de astrofísica teórica de Gunderson en UC Santa Cruz, dijo que la única suposición no estándar en su modelo es que puede haber varios planetas gigantes gaseosos en la parte interna de un sistema planetario ". Si ustedHaga esa suposición, todos los otros comportamientos siguen ", dijo.
Según el modelo clásico de formación de planetas, basado en nuestro propio sistema solar, no hay suficiente material en la parte interna del disco protoplanetario alrededor de una estrella para hacer planetas gigantes gaseosos, por lo que solo se forman pequeños planetas rocosos en la parte internadel sistema y los planetas gigantes se forman más lejos. Sin embargo, los astrónomos han detectado muchos gigantes gaseosos que orbitan cerca de sus estrellas anfitrionas. Debido a que son relativamente fáciles de detectar, estos "Júpiter calientes" representaron la mayoría de los primeros descubrimientos de exoplanetas, pero pueden serUn resultado poco común de la formación de planetas.
"Esto puede ser un proceso inusual", dijo Murray-Clay. "Estamos sugiriendo que es más probable que suceda cuando la masa inicial en el disco es alta, y que los planetas gigantes de alta masa se producen durante una fasede impactos gigantes "
Esta fase de impactos gigantes es análoga a la etapa final en el ensamblaje de nuestro propio sistema solar, cuando la luna se formó después de una colisión entre la Tierra y otro planeta ". Debido a nuestro sesgo del sistema solar, tendemos aPiense en los impactos que suceden en los planetas rocosos y la expulsión en los planetas gigantes, pero hay un espectro completo de posibles resultados en la evolución de los sistemas planetarios ", dijo Murray-Clay.
Según Frelikh, el crecimiento por colisión de planetas gigantes de alta masa debería ser más eficiente en las regiones internas, porque los encuentros entre planetas en las partes externas del sistema tienen más probabilidades de provocar expulsiones que las fusiones. Fusiones que producen planetas de alta masadebería alcanzar su punto máximo a una distancia de la estrella anfitriona de alrededor de 3 unidades astronómicas AU, la distancia de la Tierra al sol, dijo.
"Predecimos que los planetas gigantes de mayor masa serán producidos por fusiones de gigantes gaseosos más pequeños entre 1 y 8 UA de sus estrellas anfitrionas", dijo Frelikh. "Los estudios de exoplanetas han detectado algunos exoplanetas extremadamente grandes, acercándose a 20 veces la masade Júpiter. Puede tomar muchas colisiones producirlos, por lo que es interesante que veamos esta fase de impactos gigantes en nuestras simulaciones ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Santa Cruz . Original escrito por Tim Stephens. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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