Vea También
Impresión artística de un planeta gigante gaseoso ultrablando que orbita alrededor de una estrella enana roja. Crédito: National Science Foundation
Un exoplaneta gigante gaseoso con la densidad de un malvavisco ha sido detectado en órbita alrededor de una estrella enana roja fría por un conjunto de instrumentos, incluido el instrumento de velocidad radial NEID, financiado por la NASA, en el telescopio WIYN de 3,5 metros del Observatorio Nacional de Kitt Peak, un programa del NOIRLab de la NSF. El planeta, llamado TOI-3757 b, es el planeta gigante gaseoso más esponjoso jamás descubierto alrededor de este tipo de estrella.
Los astrónomos que utilizan el telescopio WIYN de 3,5 metros del Observatorio Nacional de Kitt Peak (Arizona), un programa del NOIRLab de la NSF, han observado un inusual planeta similar a Júpiter en órbita alrededor de una estrella enana roja fría. Situado a unos 580 años luz de la Tierra, en la constelación de Auriga el auriga, este planeta, identificado como TOI-3757 b, es el planeta de menor densidad jamás detectado alrededor de una estrella enana roja y se estima que tiene una densidad media similar a la de un malvavisco.
Las estrellas enanas rojas son los miembros más pequeños y débiles de las llamadas estrellas de la secuencia principal, es decir, estrellas que convierten el hidrógeno en helio en sus núcleos a un ritmo constante. Aunque son "frías" en comparación con estrellas como nuestro Sol, las estrellas enanas rojas pueden ser extremadamente activas y entrar en erupción con potentes llamaradas capaces de despojar a un planeta de su atmósfera, lo que hace que este sistema estelar sea un lugar aparentemente inhóspito para formar un planeta de este tipo.
"Tradicionalmente se ha pensado que los planetas gigantes alrededor de las estrellas enanas rojas son difíciles de formar", afirma Shubham Kanodia, investigador del Laboratorio de la Tierra y los Planetas del Instituto Carnegie para la Ciencia y primer autor de un artículo publicado en The Astronomical Journal. "Hasta ahora esto sólo se ha analizado con pequeñas muestras de estudios Doppler, que normalmente han encontrado planetas gigantes más alejados de estas estrellas enanas rojas. Hasta ahora no hemos tenido una muestra de planetas lo suficientemente grande como para encontrar planetas gaseosos cercanos de manera robusta."
Todavía hay misterios inexplicables en torno a TOI-3757 b, el mayor de ellos es cómo puede formarse un planeta gigante gaseoso alrededor de una estrella enana roja, y especialmente un planeta de tan baja densidad. El equipo de Kanodia, sin embargo, cree que podría tener una solución a ese misterio.
Proponen que la densidad extra baja de TOI-3757 b podría ser el resultado de dos factores. El primero está relacionado con el núcleo rocoso del planeta; se cree que los gigantes gaseosos comienzan como núcleos rocosos masivos de unas diez veces la masa de la Tierra, momento en el que atraen rápidamente grandes cantidades de gas vecino para formar los gigantes gaseosos que vemos hoy en día. La estrella de TOI-3757 b tiene una menor abundancia de elementos pesados en comparación con otras enanas M con gigantes gaseosos, y esto puede haber provocado que el núcleo rocoso se forme más lentamente, retrasando el inicio de la acreción de gas y, por tanto, afectando a la densidad general del planeta.
El segundo factor puede ser la órbita del planeta, que se cree provisionalmente que es ligeramente elíptica. Hay momentos en los que se acerca más a su estrella que en otros, lo que provoca un importante exceso de calentamiento que puede hacer que la atmósfera del planeta se hinche.
El planeta fue detectado inicialmente por el satélite TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) de la NASA. A continuación, el equipo de Kanodia realizó observaciones de seguimiento con instrumentos terrestres, como NEID y NESSI (NN-EXPLORE Exoplanet Stellar Speckle Imager), ambos alojados en el telescopio WIYN de 3,5 metros; el buscador de planetas de la zona habitable (HPF) en el telescopio Hobby-Eberly; y el Red Buttes Observatory (RBO) en Wyoming.
El TESS ha observado el cruce de este planeta TOI-3757 b frente a su estrella, lo que ha permitido a los astrónomos calcular que el diámetro del planeta es de unos 150.000 kilómetros (100.000 millas), es decir, un poco más grande que el de Júpiter. El planeta termina una órbita completa alrededor de su estrella anfitriona en sólo 3,5 días, 25 veces menos que el planeta más cercano de nuestro Sistema Solar -Mercurio- que tarda unos 88 días en hacerlo.
Los astrónomos utilizaron entonces el NEID y el HPF para medir el movimiento aparente de la estrella a lo largo de la línea de visión, también conocido como velocidad radial. Estas mediciones proporcionaron la masa del planeta, que se calculó en una cuarta parte de la de Júpiter, es decir, unas 85 veces la masa de la Tierra. Al conocer el tamaño y la masa, el equipo de Kanodia pudo calcular que la densidad media de TOI-3757 b era de 0,27 gramos por centímetro cúbico (unos 17 gramos por pie cúbico), lo que lo convertiría en menos de la mitad de la densidad de Saturno (el planeta de menor densidad del Sistema Solar), en una cuarta parte de la densidad del agua (lo que significa que flotaría si se colocara en una bañera gigante llena de agua) o, de hecho, en una densidad similar a la de un malvavisco.
"Las posibles observaciones futuras de la atmósfera de este planeta utilizando el nuevo telescopio espacial James Webb de la NASA podrían ayudar a arrojar luz sobre su naturaleza hinchada", afirma Jessica Libby-Roberts, investigadora postdoctoral de la Universidad Estatal de Pensilvania y segunda autora de este trabajo.
"Encontrar más sistemas de este tipo con planetas gigantes -que en su día se teorizó que eran extremadamente raros alrededor de las enanas rojas- forma parte de nuestro objetivo de entender cómo se forman los planetas", dice Kanodia.
El descubrimiento pone de relieve la importancia de NEID por su capacidad para confirmar algunos de los exoplanetas candidatos que está descubriendo actualmente la misión TESS de la NASA, proporcionando importantes objetivos para que el nuevo telescopio espacial James Webb (JWST) realice un seguimiento y comience a caracterizar sus atmósferas. Esto, a su vez, informará a los astrónomos de qué están hechos los planetas y cómo se formaron y, en el caso de los mundos rocosos potencialmente habitables, si podrían albergar vida.
Fuentes, créditos y referencias:
Fuente: NOIRLab