Planetas flotantes, planetas supervivientes, planetas capturados y planetas binarios de sobrevuelos estelares

En los cúmulos de estrellas, los encuentros estelares cercanos pueden afectar fuertemente la arquitectura de un sistema planetario, o incluso destruirlo.

Presentamos un estudio sistemático sobre los efectos de los sobrevuelos estelares en sistemas de dos planetas. Cuando un sistema de este tipo (con una modesta proporción inicial de semiejes planetarios mayores, a1/a2=0,6−0,8) sufre sobrevuelos estelares, uno o ambos planetas pueden ser expulsados, formando planetas que flotan libremente (FFP), planetas capturados (CP ) alrededor de la estrella sobrevolada y planetas binarios flotantes (BP); los otros planetas supervivientes (SSP) pueden tener sus radios orbitales y excentricidades significativamente modificados.

Mediante experimentos numéricos, calculamos las fracciones de formación (o proporciones de ramificación) de FFP, SSP, CP y BP en función de la separación de los pericentros de sobrevuelo (en unidades del semieje mayor inicial del planeta), y usemos ellos para derivar expresiones analíticas que pueden usarse para calcular las tasas de formación de FFP, SSP, CP y BP en entornos de clústeres generales. Encontramos que las tasas de producción de FFP y SSP son similares, mientras que la tasa de producción de CP es ligeramente menor. La fracción de formación de BP flotantes depende en gran medida de a1/a2 de los sistemas iniciales y de las masas de los planetas.

Para los planetas con la masa de Júpiter, la fracción de formación de BP es siempre inferior al 1% (para sistemas con a1/a2=0,8) y generalmente mucho menor (≲0,2% para a1/a2≲0, 7). La fracción sigue siendo inferior al 1% si consideramos los planetas de 4MJ. En general, si se promedian todos los sobrevuelos posibles, la tasa de producción de BP es inferior al 0,1% de la del FFP.

También derivamos la distribución de velocidades de los FFP producidos por sobrevuelos estelares, así como las distribuciones orbitales del semieje mayor y la excentricidad de los SSP, CP y BP (raros) flotantes. Estos resultados pueden encontrar aplicaciones en futuros estudios de planetas y sistemas planetarios exóticos.

Fangyuan Yu, Dong Lai

Comentarios: 19 páginas, 30 figuras, presentado a ApJ
Materias: Astrofísica terrestre y planetaria (astro-ph.EP); Astrofísica Solar y Estelar (astro-ph.SR)
Citar como: arXiv:2403.07224 [astro-ph.EP] (o arXiv:2403.07224v1 [astro-ph.EP] para esta versión)
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Por: Fangyuan Yu
[v1] Martes 12 de marzo de 2024 00:32:59 UTC (14.226 KB)
https://arxiv.org/abs/2403.07224
Astrobiología