Planetas errantes e hiperveloces

Por Martin Arin

Tradicionalmente, se asumía que todo planeta debía orbitar en torno a una estrella.

Sin embargo, en los últimos tiempos los planetas errantes, que es como se llama a menudo a esos singulares mundos sin estrella, han pasado de ser una rareza a constituir una clase inesperadamente abundante de planetas.

Un planeta solitario, viajando por la galaxia, o por el espacio intergalactico.

Una nueva investigación aporta ahora una sorpresa adicional: No sólo hay planetas sin estrella, atados sólo a su galaxia, sino que incluso puede haber planetas sin galaxia.

Estos asombrosos mundos, formados dentro de una galaxia, podrían abandonarla, gracias a su velocidad colosal, y podrían hacer el viaje solos o acompañados de su estrella. Ya se sabía de estrellas intergalácticas, expulsadas como consecuencia de fuertes perturbaciones orbitales, a menudo en el marco de fenómenos astrofísicos violentos.

Pero no estaba claro que pudiera haber planetas capaces de seguirlas en su travesía cósmica, y parecía virtualmente imposible que hubiera planetas sin estrella ni tampoco galaxia.

Los resultados

Los resultados del nuevo estudio, realizado por el equipo del astrofísico Avi Loeb, del Centro para la Astrofísica (CfA) en Estados Unidos, gestionado conjuntamente por la Universidad de Harvard y el Instituto Smithsoniano, indican no sólo que hay planetas que se han fugado de sus galaxias, sino que además algunos de ellos pueden estar viajando a una velocidad elevadísima, de hasta algo más de un 4 por ciento de la velocidad de la luz. (mas de 12 mil km/seg). 

Esos planetas tardarían sólo medio minuto en recorrer la distancia que separa a la Tierra de la Luna.

Los planetas hiperveloces, como se les ha comenzado a llamar, figurarían entre los astros más veloces del universo.

Una de las miles de simulaciones. Al finalizar la interacción, salen despedidos del sistema una estrella hiperveloz (HVS) con dos planetas a su alrededor, y se pierden dos planetas hiperveloces solitarios (HVP).

"Aparte de las partículas subatómicas, no conozco ningún objeto que se esté alejando tan rápido de nuestra galaxia como estos planetas fugitivos", subraya elocuentemente Idan Ginsburg del Dartmouth College, en Hanover, New Hampshire, Estados Unidos, miembro del equipo de investigación.

Como es el mecanismo?

Los planetas hiperveloces ganan velocidad e inician su espectacular viaje a través de mecanismos muy similares a los que aceleran a las estrellas errantes. El caso típico empieza con una pareja de estrellas que se acerca demasiado al agujero negro supermasivo que se aloja en el centro de la galaxia. El poderoso campo gravitatorio del agujero negro rompe el vínculo orbital que mantenía a ambos soles girando uno alrededor del otro, creando un desequilibrio súbito. Como consecuencia, una estrella entra en órbita al agujero negro, mientras que la otra es expulsada lejos, en una trayectoria veloz que puede llevarla a escapar de la galaxia.

Los autores del nuevo estudio ejecutaron en modelos digitales una serie de simulaciones sofisticadas sobre qué sucedería si cada una de esas dos estrellas del caso típico tuviera girando a su alrededor a uno o dos planetas en órbitas cercanas a ella. Las simulaciones indican que la estrella catapultada podría arrastrar consigo a sus planetas durante la travesía cósmica. La captura gravitacional de la otra estrella por el agujero negro podría liberar a los planetas de su atadura con ella, y el resultado sería que esos planetas saldrían despedidos a gran velocidad, en un viaje potencialmente capaz de llevarles fuera de la galaxia.

Un planeta hiperveloz típico comenzaría su carrera siendo acelerado hasta una velocidad de entre 11 y 16 millones de kilómetros por hora (entre 3000 y 4500 km /seg). 

Sin embargo, unos pocos de ellos podrían alcanzar velocidades mucho mayores si se dieran las condiciones adecuadas, pudiendo llegar nada menos que a unos 48 millones de kilómetros por hora. 

Gráfico de la investigación. En azul las estrellas hiperveloces, en celeste, los planetas. Están hechos a base de 1000 corridas de programa, y como datos iniciales, una separación inicial de las estrellas de 0,2 unidades astronómicas, con solo dos planetas.  Las velocidades finales mas bajas de los planetas es del orden de 700 km. /seg, y su velocidad promedio de unos 3000 km/seg. En cambio las estrellas tienen un promedio de la mitad, unos 1500 km./seg.  Según este gráfico, por cada estrella hiperveloz, hay unos tres planetas de alta velocidad. 

A esta tremenda velocidad, se tarda unas 5 horas en recorrer la distancia que separa a Marte del Sol, alrededor de 16 horas para cubrir la existente entre éste y Júpiter, y unos 4 días para recorrer la distancia entre el Sol y el planeta más distante de nuestro sistema solar.

Como detectarlos?

Los sistemas de observación actualmente disponibles no pueden detectar a un planeta hiperveloz solitario, debido a la escasísima luz que cabe esperar que emita tal astro, y también por la gran distancia que seguramente le separe de la Tierra.

Sin embargo, los astrónomos sí podrían detectar a un planeta compañero de una estrella hiperveloz en el vecindario de nuestra galaxia, mediante la estrategia de vigilar el brillo de la estrella para comprobar si se atenúa periódicamente de un modo que delate la presencia de un planeta que gira en torno a la estrella y que oscurece un poco su brillo estelar al pasar justo entre ella y la Tierra y taparnos un poco esa luz estelar.

Por otra parte, los planetas hiperveloces que viajan con su estrella deben ser bastante más abundantes que los que viajan solos. Gracias a su gran velocidad, los planetas del tipo hiperveloz pueden ser capaces de vencer al campo gravitatorio galáctico y escapar de la Vía Láctea o de la galaxia donde se formaron, convirtiéndose finalmente en viajeros del vacío intergaláctico.

Aun estando las cercanías del centro de la Vía Láctea, un planeta hiperveloz podría llegar al borde por su plano en apenas 10 millones de años, un tiempo realmente corto en el estándar galáctico.

Puedes ver el paper en ingles completo gratis aquí.