¿Posible exoluna del tamaño de Neptuno encontrado en un sistema planetario extrasolar? Parece que sí…

Encontrar planetas más allá de nuestro Sistema Solar es un trabajo duro y laborioso. Pero cuando se trata de confirmar exoplanetas que podrían tener satélites o no, es una tarea aún más desafiante. Estaríamos hablando de las “exolunas”. Sin embargo, al igual que el estudio de los propios exoplanetas, el estudio de las exolunas presenta algunas oportunidades increíbles para aprender más sobre nuestro Universo.

De todos los posibles candidatos, el más reciente (y posiblemente el más probable) fue anunciado en julio de 2017. Esta luna, conocida como Kepler-1625 b-i, órbita un gigante gaseoso a unos 4.000 años luz de la Tierra. Pero de acuerdo con un nuevo estudio, esta exoluna en realidad podría ser un gigante de gas del tamaño de Neptuno. Si es cierto, esto constituiría la primera instancia en la que se ha encontrado un gigante de gas orbitando alrededor de otro gigante gaseoso.

El estudio, titulado “La naturaleza del candidato a exoluna gigante Kepler-1625 b-i”, apareció recientemente en la revista científica Astronomy and Astrophysics. El estudio fue realizado por René Heller, un astrofísico del Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar, quien examinó las curvas de luz obtenidas por la misión Kepler para imponer restricciones a la masa del exólunas y determinar su verdadera naturaleza.

Dentro del Sistema Solar, las lunas nos dicen mucho sobre la formación y evolución de su planeta anfitrión. De la misma manera, es probable que el estudio de las exolunas proporcione información sobre los sistemas planetarios extrasolares.

Las lunas han demostrado ser extremadamente útiles para estudiar la formación y evolución de los planetas en el sistema solar. La Luna de la Tierra, por ejemplo, fue clave para establecer las condiciones astrofísicas iniciales, como la masa total de la Tierra y el estado de giro primordial de la Tierra, para lo que se ha convertido en nuestro entorno habitable. Como otro ejemplo, las lunas galileanas alrededor de Júpiter se han utilizado para estudiar las condiciones del disco de acreción primordial alrededor de Júpiter, del cual el planeta extrajo su masa hace 4.500 millones de años. Este disco de acreción se fue hace mucho tiempo, pero las lunas que se formaron dentro del disco todavía están allí. Y así podemos usar las lunas, en particular su composición contemporánea y sus contenidos de agua, para estudiar la formación de planetas en el pasado remoto.

Cuando se trata del sistema estelar Kepler-1625, los estudios previos pudieron producir estimaciones de los radios de Kepler-1625 b y su posible luna, basándose en tres tránsitos observados que realizó frente a su estrella. Las curvas de luz producidas por estos tres tránsitos observados son lo que llevó a la teoría de que Kepler-1625 tenía una exomonía del tamaño de Neptuno que la orbitaba, y a una distancia de aproximadamente 20 veces el radio del planeta.

Pero como indicó el Dr. Heller en su estudio, las medidas de velocidad radial de la estrella anfitriona (Kepler-1625) no se consideraron, lo que habría producido estimaciones de masa para ambos cuerpos. Para abordar esto, el Dr. Heller consideró varios regímenes de masa además de los tamaños aparentes del planeta y la luna en función de sus firmas observadas. Más allá de eso, también intentó colocar el planeta y la luna en el contexto de la formación de la luna en el Sistema Solar.

El primer paso, de acuerdo con el Dr. Heller, fue realizar estimaciones de la posible masa del candidato a exoluna y su planeta anfitrión en base a las propiedades que se mostraron en las curvas de luz de tránsito observadas por Kepler.

A continuación, el Dr. Heller comparó la masa relativa del candidato a exoluna y Kepler-1625 b y comparó este valor con varios planetas y lunas del Sistema Solar. Este paso fue necesario porque las lunas del Sistema Solar muestran dos poblaciones distintas, basadas en la masa de los planetas en comparación con sus relaciones de masa de luna a planeta. Estas comparaciones indican que la masa de una luna está estrechamente relacionada con la forma en que se formó.

Por ejemplo, las lunas que se formaron a través de impactos, como la luna de la Tierra y la luna de Plutón, Caronte, son relativamente pesadas, mientras que las lunas que se formaron a partir del disco de acreción de un planeta son relativamente más livianas. Mientras que la luna de Júpiter, Ganímedes, es la luna más masiva del Sistema Solar, es bastante diminuta en comparación con Júpiter, el cuerpo más grande y masivo del Sistema Solar.

Al final, los resultados que obtuvo el Dr. Heller demostraron ser bastante interesantes. Básicamente, indicaron que Kepler-1625 b-i no puede ubicarse definitivamente en ninguna de estas familias (pesadas lunas de impacto frente a lunas de acreción más livianas).

Los escenarios más razonables sugieren que el candidato a la luna es más del tipo pesado, lo que sugiere que debería haberse formado a través de un impacto. Sin embargo, esta exoneración, si es real, probablemente sea gaseosa. Las lunas del sistema solar son todos cuerpos rocosos / helados sin una envoltura de gas significativa (Titán tiene una atmósfera espesa pero su masa es insignificante). Entonces, ¿cómo se habría formado una luna gigante de gas a través de un impacto? Por ahora es difícil saberlo.

Alternativamente, en un tercer escenario, Kepler-1625 b-i podría haberse formado a través de la captura gravitacional, pero esto implica un sistema binario planetario progenitor muy improbable, desde el cual fue arrastrado a una órbita alrededor de Kepler-1625 b, mientras que su compañero planetario anterior habría sido expulsado del sistema.

Lo que fue igualmente interesante fueron las estimaciones de masa para Kepler-1625 b, que el Dr. Heller promedió de unas 19 masas de Júpiter, pero podrían ser tan altas como 112 masas de Júpiter. Esto significa que el planeta anfitrión podría ser cualquier cosa, desde un gigante gaseoso ligeramente más grande que Saturno hasta una Enana Marrón o incluso una Muy-Baja-Masa-Estelar (VLMS). Entonces, en lugar de una luna gigante gaseosa orbitando alrededor de un gigante gaseoso, podríamos estar lidiando con una luna gigante gaseosa orbitando alrededor de una estrella pequeña, y que juntos orbitarían alrededor de una estrella más grande…

Mientras tanto, se necesitan más observaciones para confirmar o descartar la existencia de esta luna. Afortunadamente, estas observaciones se llevarán a cabo en un futuro muy cercano. Cuando Kepler-1625 b haga el siguiente tránsito, el 29 de octubre de 2017, ¡el Telescopio Espacial Hubble estará mirando! Basado en las curvas de luz que observa provenientes de la estrella, los científicos deberían poder tener una mejor idea de si esta luna misteriosa es real y cómo es.

El estudio de los sistemas de exoplanetas es como pelar una cebolla, aunque en una habitación oscura con las luces apagadas. Con cada capa sucesiva que los científicos recuperan, más misterios encuentran. Y con el despliegue de los telescopios de próxima generación en el futuro cercano, ¡seguramente aprenderemos mucho más!

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