Colisión gigante en el sistema planetario Kepler 107

Desde que en 1995 se descubriese el primer planeta extrasolar, hoy podemos contar casi 4.000 planetas alrededor de las estrellas más cercanas. Esto permite estudiar ahora una gran diversidad de configuraciones en los sistemas planetarios. La evolución de los planetas que orbitan otras estrellas puede verse afectada, principalmente, por dos fenómenos: la evaporación de las capas superiores del planeta, bajo el efecto de los rayos X y UV emitidos por la estrella central, y por los impactos de otros cuerpos celestes del tamaño de un planeta.

El primer efecto se ha observado varias veces en sistemas extrasolares. Sin embargo, no se han podido aportar pruebas de la existencia de impactos gigantescos, como el aparentemente acontecido en el sistema Kepler 107, hasta ahora.

La estrella central Kepler 107 es un poco más grande que el Sol y tiene cuatro planetas que giran a su alrededor, pero fueron los dos más cercanos a ella los que interesaron a los astrofísicos. Utilizando datos del satélite Kepler, de la NASA, y del Telescopio Nazionale Galileo (TNG), instalado en el Observatorio del Roque de los Muchachos (Garafía, La Palma), el equipo determinó las características de la estrella y midió el radio y la masa de estos planetas. Aunque los dos más próximos tienen un radio similar, sus masas son muy diferentes. De hecho, el segundo de ellos es tres veces más denso que el primero.

Simulación hidrodinámica de una colisión frontal de alta velocidad entre dos planetas de la masa terrestre. El rango de temperatura del material está representado por cuatro colores: gris, naranja, amarillo y rojo, donde el gris es el más frío y el rojo el más caliente. Tales colisiones expulsan una gran cantidad del material del manto de silicato dejando un planeta remanente de alto contenido de hierro y alta densidad similar a las características observadas de Kepler-107c. (Crédito: Z. M. Leinhardt y T. Denman (Univ. Bristol))

La extraordinaria densidad del llamado planeta Kepler 107c es más del doble que la de la Tierra. Esta densidad, excepcional para un planeta, ha intrigado a los investigadores y sugiere que su núcleo metálico, su parte más densa, representa una proporción anormalmente grande del planeta.

Sin embargo, todo podría ser normal si no fuese porque la teoría de la foto-evaporación predice que el planeta más denso en un sistema debe ser también el más cercano a su estrella. Para explicar cómo es posible que, en este caso, el más cercano sea la mitad de denso que el segundo, se ha planteado la hipótesis de que el planeta Kepler 107c se haya formado como resultado de un impacto gigantesco. Este impacto que habría arrancado sus capas externas aumentando así su denso núcleo central. Después de las pruebas realizadas con simulaciones, esta hipótesis parece ser la más probable.

Este trabajo permitirá mejorar la formación y evolución de los sistemas planetarios. En particular, destaca la importancia de la sinergia entre la física estelar y la investigación de los exoplanetas. "Necesitamos conocer la estrella para conocer mejor el planeta que la orbita”, afirma Savita Mathur, investigadora del IAC en Tenerife y una de las autoras del artículo. Y añade: “En este trabajo, realizamos un análisis sísmico para caracterizar los parámetros de la estrella que alberga el planeta. La astrosismología está jugando un papel clave en el campo de los exoplanetas, ya que ha demostrado ser uno de los mejores métodos para caracterizar con precisión las estrellas”. Por ello, se ha convertido en uno de los principales métodos para caracterizar estrellas durante la última década y lo seguirá siendo en los años venideros, gracias a las misiones espaciales para el descubrimiento de exoplanetas: TESS (NASA) y PLATO (ESA). (Fuente: IAC)