Atmospheres of objects on the upper planetary-mass limit as a clue to distinguish between formation mechanisms

Abstract

La difusa línea divisoria entre las enanas cafés y los exoplanetas gigantes ha despertado la curiosidad de astrónomos porque representan dos poblaciones de objetos astrofísicos, fundamentales para la comprensión de la física planetaria y estelar, ya que comparten propiedades físicas. Se han barajado definiciones basadas en su masa o capacidad de fusionar deuterio o en las vías de formación para diferenciarlos. Últimamente se ha propuesto distinguir sus procesos de formación a partir de su composición química. Las capas superiores de las estrellas y las enanas cafés contienen la composición de la nube molecular de la que se formaron. Sin embargo, los planetas se forman en un disco protoplanetario que rodea a la estrella, lo que hace que diferentes moléculas se condensen a diferentes radios, afectando directamente su composición. La relación entre el carbono y el oxígeno (C/O) se ha propuesto, por ejemplo, como trazador del lugar de formación. Este proyecto pretende comprender el panorama de las teorías de formación junto a las actuales herramientas de modelamiento atmosférico. Proponemos explorar una muestra de objetos subestelares aislados y acompañantes para rastrear y comparar sus orígenes en función de su arquitectura. Comenzamos extrayendo los espectros de 24 objetos observados con SINFONI en la banda K, ideal para estimar el C/O debido a las bandas del CO. Estos espectros son uno de nuestros principales resultados. Luego los comparamos con las predicciones de modelos atmosféricos de planetas gigantes y enanas cafés para derivar sus propiedades (masa, temperatura, luminosidad, radio) y composición en relación con sus procesos de formación. De los 24 objetivos seleccionados, AB Pic b nos llamó la atención por su espectro de alta calidad y los extensos conjuntos de datos ya reportados en la literatura. Dado el especial interés que suscita el súper Júpiter AB Pic b, nos centramos luego en revisar sus características atmosféricas y orbitales para estudiar su origen y naturaleza. Obtuvimos la distribución de energía espectral de AB Pic b, desde el óptico hasta el infrarrojo térmico, basándonos en una extensa búsqueda y la nueva observación de SINFONI en banda K. Modelamos el espectro con el código ForMoSA, implementando dos grillas atmosféricas (Exo-REM y BT-Settl13). Obtuvimos una metalicidad ligeramente superestelar y un C/O estelar, no reportados previamente. De los resultados, proponemos que las inestabilidades gravitacionales o la acreción de partículas a gran separación (más allá de la línea de nieve del CO) formaron AB Pic b. Sin embargo, no se pueden descartar otros escenarios. Actualmente, estamos a punto de publicar esta investigación, que es nuestro segundo producto principal.