La delgada línea entre estabilidad e inestabilidad: ¿Cuándo alcanzan los gigantes gaseosos el punto de no retorno?

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Científicos planetarios del University College de Londres (UCL) han identificado el punto en el que una estrella provoca que la atmósfera de un gigantes gaseoso que la orbita se haga críticamente inestable, como se informa en un reciente ejemplar de la revista Nature. Dependiendo de la proximidad a la estrella madre, planetas gigantes similares a Júpiter tienen atmósfera que son estable y finas, o inestables y en rápida expansión. Esta nueva investigación nos permite descubrir si los planetas de otros sistemas son estables o inestables usando un modelo tridimensional para caracterizar sus atmósferas superiores.

Tommi Koskinen del Departamento de Física y Astronomía de la UCL es el autor principal del artículo y dice: “Sabemos que Júpiter tiene una atmósfera delgada y estable y orbita al Sol a 5 Unidades Astronómicas (UA) – o cinco veces la distancia entre el Sol y la Tierra. Por el contrario, también sabemos que exoplanetas que orbitan más cerca como HD209458b – el cual orbita 100 veces más cerca de su estrella que Júpiter del Sol – tienen una atmósfera muy expandida la cual se evapora en el espacio. Nuestro equipo quería descubrir en qué punto tiene lugar este cambio y cómo sucede.

“Nuestro artículo demuestra que si llevas a Júpiter dentro de la órbita de la Tierra, a 0,16 UA, seguiría siendo del tipo Júpiter, con una atmósfera estable. Pero si los acercas un poco más, a 0,14 UA, su atmósfera de pronto comenzaría a expandirse, haciéndose inestable y escapando. Este drástico cambio tiene lugar debido al mecanismo de enfriamiento que identificamos colapsa, llevando a que la atmósfera del planeta se caliente de forma incontrolable”.

El Profesor Alan Aylward, coautor del artículo, explica algunos de los factores que el equipo incorporó para realizar este avance: “Por primera vez hemos usado un modelado en 3-D para ayudarnos a comprender todo el proceso de calentamiento que tiene lugar conforme acercas el gigante gaseoso más cerca de su sol. El modelo incorpora el efecto de enfriamiento de los vientos que soplan en todo el planeta – no sólo los que soplan desde la superficie y escapan.

“De forma importante, el modelo también hace importantes concesiones a los efectos del H3+ en la atmósfera de un planeta. Esta es una forma de hidrógeno eléctricamente cargada la cual irradia con fuerza la luz solar de vuelta al espacio y se crea en cantidades cada vez mayores conforme calientas el planeta acercándolo a su estrella.

“Encontramos que a 0,15 UA está el punto significativo de no retorno. Si llevas a un planeta ligeramente más allá, el hidrógeno molecular se hace inestable y no se produce más H3+. El efecto “termostato” autorregulador entonces se desintegra y la atmósfera comienza a calentarse de forma incontrolable”.

El Profesor Steve Miller, autor de la contribución final al artículo, coloca el descubrimiento en su contexto: “Esto nos da una visión de la evolución de los planetas gigantes, los cuales se forman como un núcleo helado en las frías profundidades del espacio antes de migrar hacia su estrella madre a lo largo de un periodo de varios millones de años. Ahora sabemos que en algún punto probablemente cruzan este punto de no retorno y pasan por un colapso catastrófico.

“Sólo hace apenas 12 años los astrónomos buscaban pruebas para el primer planeta extrasolar. Es sorprendente pensar que desde entonces no sólo hemos encontrado más de 250 de ellos, sino que estamos en una mucha mejor posición para comprender de dónde vinieron y qué sucede con ellos durante su vida”.


Autor: Dave Weston
Fecha Original: 6 de diciembre de 2007
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