¿Cuál es la teoría aceptada actual para el destino de los calientes Júpiter?

Está bien establecido que una característica principal de muchos júpiter calientes es su proximidad a su estrella madre, generalmente el equivalente a estar dentro de la órbita de Mercurio. Entonces, estos planetas son gigantes gaseosos y están muy calientes (de ahí su categoría).

Sin embargo, algunos descubrimientos han llevado a cuestionarse sobre cuál es el destino de estos planetas.

ejemplo 1: HD 209458b, también conocido como "Osiris"

Según la página de la NASA "Dying Planet Leaks Carbon-Oxygen" , Osiris está haciendo más que "evaporarse", está filtrando carbono, oxígeno junto con hidrógeno en una envoltura detrás del planeta que se ha detectado desde la Tierra. La importancia del carbono y el oxígeno se establece en el artículo:

Aunque se ha observado carbono y oxígeno en Júpiter y Saturno, siempre está en forma combinada como metano y agua en las profundidades de la atmósfera. En HD 209458b, los productos químicos se descomponen en los elementos básicos. Pero en Júpiter o Saturno, incluso como elementos, seguirían siendo invisibles en la atmósfera. El hecho de que sean visibles en la atmósfera superior de HD 209458b confirma que se está produciendo un "escape" atmosférico.

En el artículo se afirma que es probable que Osiris se convierta en una clase hipotética de exoplaneta conocida como Chthonian , que se define en "Velocidad de evaporación de Júpiter caliente y formación de planetas Chthonian" (Hebard et al. 2003) como

nueva clase de planetas hechos del núcleo central residual de antiguos Júpiter calientes

Estos serían similares en tamaño a la Tierra, pero considerablemente más densos.

ejemplo 2: CoRoT-7b

De acuerdo con el artículo de la NASA "El exoplaneta más terrestre comenzó como un gigante gaseoso" , CoRoT-7b es un planeta del tamaño de la Tierra donde generalmente se encuentra un Júpiter caliente, lo describen como

está casi 60 veces más cerca de su estrella que la Tierra, por lo que la estrella parece casi 360 veces más grande que el sol en nuestro cielo ", dijo Jackson. Como consecuencia, la superficie del planeta experimenta un calentamiento extremo que puede alcanzar los 3.600 grados Fahrenheit a la luz del día El tamaño y la masa del CoRoT-7b (70 por ciento más grande que la Tierra) (4,8 veces la de la Tierra) indican que el mundo probablemente esté hecho de materiales rocosos.

La alta temperatura durante el día significa que es probable que el lado del planeta que mira hacia las estrellas esté fundido, y cualquier atmósfera tenue también se elimine. Los científicos estiman que muchas masas terrestres pueden haberse evaporado. También parece que la disminución de la masa está causando que el planeta se acerque más a la estrella, ya que se hierve más material, por lo tanto, la masa disminuye.

Para resumir sobre los científicos en el artículo:

Se podría decir que, de una forma u otra, este planeta está desapareciendo ante nuestros ojos ".

La pregunta

Como estos son solo 2 ejemplos de un posible proceso, la pregunta es, ¿cuál es la teoría actual aceptada sobre el destino de los exoplanetas calientes de Júpiter?

¿Podría ser esta también la razón por la que no existe un Júpiter caliente en nuestro sistema solar?

Esta es una pregunta bastante cargada, ya que depende en gran medida de lo que realmente se define como un "Júpiter caliente". Qué es caliente"? ¿Qué es un "Júpiter"? En realidad, hay un continuo de masas planetarias y distancias desde su estrella madre, y en la literatura comúnmente verá referencias a "Neptunes calientes", "Saturnos calientes", etc.

La teoría predominante sobre cómo se forman los planetas gigantes es que primero se unen de la roca y el hielo más allá de la línea de hielo , la distancia desde la estrella madre en la que el agua se solidifica. Esta distancia es aproximadamente donde Marte se encuentra hoy en nuestro sistema solar. Lo sorprendente de los "planetas de gas caliente" es que se encuentran dentro de esta línea de hielo, significativamente dentro. Esto implica que después de que formaron sus núcleos, migraron más cerca de sus estrellas anfitrionas a través de un proceso actualmente indeterminado (para el cual hay varios buenos candidatos, pero por ahora supongamos que la existencia de planetas calientes muestra que al menos uno de estos procesos funciona bastante regularmente).

¿Y qué hay de la palabra "caliente"? Bueno, para los planetas que están más cerca de sus estrellas madre, se sabe que existe una anomalía de radio : los radios de estos planetas son significativamente más grandes de lo que predecirían los modelos de estructura de planeta gigante irradiados por sus estrellas anfitrionas. Así que definiría los planetas "calientes" como gigantes gaseosos cuyos radios son más grandes de lo que predecirían los modelos estándar.

Ahora que hemos eliminado algunas de las definiciones, está la cuestión de la supervivencia. Cuando los planetas gigantes están cerca de sus estrellas madre, se bloquean por mareas . Como consecuencia, hay muy poca energía disipada por la marea en la superficie del planeta gigante, la forma del planeta es fija y hay pequeños movimientos internos. Sin embargo, el planeta gigante también levanta una marea en su estrella anfitriona, y debido a que se necesita mucho impulso angular para cambiar el giro de un objeto con 1,000 veces más masa, las estrellas anfitrionas casi nunca estarán bloqueadas por las mareas. Su planeta más cercano.

La velocidad a la que se disipa la energía dentro de la estrella es altamente incierta, y esta incertidumbre generalmente se incluye en un parámetro de "Q", el factor de calidad, con factores de menor calidad que reflejan una mayor disipación. La "Q" se mide para ciertos cuerpos en nuestro propio sistema solar (es decir, la Tierra y Júpiter) y en algunos binarios estelares, pero es muy variable de un cuerpo a otro, oscilando entre aproximadamente 10 para la Tierra y 10 ^ 8 para algunas estrellas.

Si un planeta sobrevive para ser observado hoy depende de cuánto tiempo el tiempo de descomposición orbital, que está determinado por Q, se compara con la edad del sistema. Para algunos sistemas, como WASP-12b y WASP-19b , que cuentan con Júpiter calientes altamente inflados, se estima que Q es lo suficientemente pequeño como para hacer que caigan en sus estrellas anfitrionas en un tiempo sorprendentemente corto (<10 ^ 7 años).

Otra posibilidad es que el gas que rodea el núcleo de roca / hielo es eliminado por la tremenda cantidad de calor depositado en el planeta. Esto te deja con un planeta de densidad relativamente baja que está algo desprovisto de hierro, ya que los núcleos de los planetas gigantes se forman más lejos de sus estrellas anfitrionas que los planetas rocosos. Hay algunos objetos candidatos cercanos, de masa de Neptuno que pueden haberse producido como resultado de la pérdida de la mayor parte de sus atmósferas de esta manera (Ejemplo: GJ3470b ).

En cuanto a nuestro propio sistema solar, la formación de un Júpiter caliente probablemente habría destruido el sistema solar interno a medida que migraba cerca del Sol, debido al hecho de que perturbaría violentamente las órbitas de los planetas internos. Además, el Sol probablemente mejoraría en metales debido a la acumulación de material rico en metales de este planeta gigante. Si bien es posible que haya un Júpiter caliente en nuestro sistema solar antes de que se formaran los otros planetas, actualmente parece poco probable.