¿Por qué un planeta gigante alrededor de una estrella diminuta es inusual cuando las estrellas binarias son comunes?

Inspirado en este artículo de la BBC y el correspondiente artículo de revista sobre la estrella enana M GJ 3512.

El mundo similar a Júpiter es inusualmente grande en comparación con su estrella anfitriona, lo que contradice una idea generalizada sobre la forma en que se forman los planetas.

Por otro lado, las estrellas binarias son muy comunes y comprenden (según Wikipedia) alrededor de un tercio de los sistemas estelares.

Ingenuamente, se podría esperar que los mismos procesos que crean sistemas estelares binarios también creen sistemas estelares compuestos por una sola estrella y una "estrella fallida" similar a Júpiter ; la única diferencia es que en el último caso, la posible segunda estrella no era t lo suficientemente grande como para encenderse.

¿Cuál es la diferencia entre estos escenarios? ¿Qué hace que la estrella pequeña y el planeta grande, de acuerdo con los modelos estándar de formación de planetas, sean poco probables, cuando las estrellas binarias son comunes?

(En términos no técnicos si es posible, por favor).

Hay varios planetas descubiertos por microlente gravitacional que tienen propiedades similares a GJ 3512 b, por lo que puede resultar que no sea particularmente inusual.

Respuestas (1)

Es importante darse cuenta de que las estrellas binarias se forman de manera muy diferente a los planetas. Suponiendo que ambas estrellas se formen in situ (es decir, excluyendo los escenarios en los que una es capturada desde fuera del sistema), hay varias formas principales para que un sistema estelar binario se forme a partir de una nube molecular. El modelo más ampliamente aceptado en este momento es la hipótesis de la fragmentación , donde la nube protoestelar se divide durante su colapso, formando dos nubes que colapsarán en protoestrellas separadas.

Los planetas, por otro lado, no se forman a partir del colapso de las nubes, sino en discos protoplanetarios alrededor de las estrellas. La dinámica de estos sistemas es sustancialmente diferente, ya que hay interacciones entre el gas, el polvo y los protoplanetas, quizás un sistema más complicado que el colapso de una nube de gas. Por lo tanto, vemos surgir planetas a través de diferentes procesos, como inestabilidades gravitacionales dentro del disco o acumulación de guijarros.

El documento al que se hace referencia encontró que el sistema GJ 3512 parece incompatible con los modelos de acreción de guijarros que probó el equipo, es decir, núcleos planetarios rocosos que se construyen a través de colisiones. En un sistema estelar de baja masa, los núcleos deberían moverse hacia adentro demasiado rápido para acumular suficiente masa, y ajustar otras condiciones iniciales no ayudó. En eso se centra el artículo de la BBC.

Lo que la BBC ignora es que los autores pudieron reproducir el sistema asumiendo que los planetas surgen a través de inestabilidades gravitatorias dentro del disco protoplanetario, y las simulaciones confirman este modelo. Puede que no haya sido ampliamente considerado, pero aún funciona. Ese es uno de los resultados clave a los que hay que prestar atención.

¿Puede explicar qué evita que la fisión o la fragmentación den como resultado una estrella (pequeña) y un planeta (grande) en lugar de dos estrellas? ¿Es solo que no es posible que las dos nuevas protoestrellas tengan una proporción de masa tan alta (1:270 en este caso según la BBC) o es más complicado que eso?
@HarryJohnston Tal como lo entiendo, la física detrás de las proporciones de masa no se comprende bien (aunque no es un campo en el que tenga experiencia). Ojalá pudiera darte una mejor respuesta al respecto.