Los planetas gigantes en órbitas excéntricas y cercanos a sus estrellas pueden ser el resultado dramático de un período de grandes impactos.
Hasta ahora, se han descubierto bastantes gigantes gaseosos que tienen distancias orbitales de menos de 5 UA de sus estrellas anfitrionas, y las órbitas de estos planetas son a menudo excéntricas, lo que las hace muy diferentes a las órbitas casi circulares de los planetas de nuestro sistema solar.
¿Qué causa las excentricidades de estos gigantes? Se han propuesto numerosos mecanismos, desde complejas interacciones gravitacionales entre los planetas gigantes internos y los compañeros externos, hasta interacciones resonantes con un disco de gas temprano en la formación del sistema estelar.
Pero en un estudio reciente dirigido por Renata Frelikh (Observatorio UCO / Lick, UC Santa Cruz), un equipo de científicos ha explorado un escenario más dramático: que una fase violenta de la destrucción de planetas pueda ser una parte clave del proceso. Presentan resultados en The Astrophysical Journal Letters.
Una de las principales teorías para la formación de nuestro propio sistema solar predice que, al final del período de ‘montaje’ del sistema solar interno, nuestro sistema experimentó una fase de impacto gigante. Durante este tiempo, los jóvenes y calientes planetesimales chocaron entre sí; de hecho, se culpa a una de estas colisiones por arrojar material de la Tierra para luego formar la Luna.
Frelikh y sus colaboradores proponen que cuando los sistemas planetarios que albergan múltiples planetas ricos en hidrógeno en sus regiones internas experimenten una fase de impacto gigante similar, las colisiones pueden hacer que estos planetas crezcan en masa a medida que se fusionan. Las colisiones y dispersiones eventualmente producen planetas grandes y gaseosos en órbitas excéntricas cercanas.
Para probar su teoría, los autores realizan una serie de simulaciones de N cuerpos que rastrean las colisiones y fusiones de planetas en las regiones internas de un sistema planetario modelado. Luego comparan sus resultados con las propiedades de una muestra observada de exoplanetas que orbitan alrededor de las estrellas F, G y K, informa la American Astronomical Society.
Frelikh y sus colaboradores encuentran que los gigantes de alta excentricidad como los que observamos hoy parecen formarse preferentemente en sistemas que comienzan con una masa planetaria total inicial más alta en el disco interno, independientemente de si esa masa inicial se distribuye en forma de unos pocos planetas grandes, o muchos planetas pequeños al comienzo de la simulación.
Demuestran que las colisiones planeta-planeta y la dispersión en sus simulaciones conducen a una distribución de excentricidades, tamaños de órbita y masas planetarias al final de la fase de impacto gigante que son consistentes con la muestra de planetas que hemos observado.
