Descubren un extraño y gigante planeta rocoso

El enorme objeto, que tiene 40 veces la masa de la Tierra, desafía las explicaciones científicas sobre cómo se forman los planetas.

Thursday, July 2, 2020,
Por Nadia Drake
El TOI-849b es casi tan ancho como Neptuno, pero se trata de un planeta increíblemente denso ...

El TOI-849b es casi tan ancho como Neptuno, pero se trata de un planeta increíblemente denso y rocoso, que orbita muy cerca de su estrella anfitriona.

Fotografía de Ilustración por Mark Garlick, University of Warwick

A unos 730 años luz de distancia, no muy lejos en la escala de nuestra galaxia, orbita alrededor de una estrella de tipo solar un planeta de características totalmente extrañas. Presenta un tamaño y densidad extraordinarios, y se encuentra muy cerca de su estrella anfitriona; es diferente a todo lo que los astrónomos han visto hasta ahora, ya sea en nuestro propio sistema solar o más allá de este.

Conocido como TOI-849b, es el planeta rocoso más grande jamás observado, con una masa 40 veces mayor a la de la tierra. El enorme volumen de TOI-849b sugeriría que se trata de un planeta gigante y gaseoso como Júpiter, pero, curiosamente, casi no tiene atmósfera. Por lo tanto, para los científicos es difícil entender cómo puede haber surgido un planeta de estas características.

"Es muy difícil que exista un planeta tan masivo y denso como el TOI-849b y que no sea un gigante gaseoso", explica David Armstrong, investigador de exoplanetas de la Universidad de Warwick y autor principal de un estudio que dio a conocer el nuevo planeta en la revista Nature. "Algo tiene que haber fallado en el proceso de formación". Armstrong y sus colegas piensan que el planeta sería el núcleo expuesto y sin atmósfera de un planeta gigante que debe de haber superado el tamaño de Júpiter.

"Estos son los objetos que permiten seguir desarrollando teorías y por eso, los campos de exoplanetas y ciencia planetaria son tan fascinantes", comenta en un correo electrónico el coautor del estudio, Ravit Helled, de la Universidad de Zurich.

"¡Definitivamente es muy raro! Pero no estoy seguro de cómo se explica", agrega Jonathan Fortney, director del Other Worlds Laboratory en la Universidad de California Santa Cruz, quien no participó en el estudio.

Una rareza entre los exoplanetas

Durante la última década, los investigadores han descubierto miles de planetas remotos entre los campos estelares de la galaxia. La mayoría son totalmente extraños, y suelen denominarse, por ejemplo, “Jupíteres calientes” (planetas grandes y gaseosos en órbitas estrechas) o "supertierras", planetas rocosos más grandes que el nuestro, pero más pequeños que Neptuno. TOI-849b, sin embargo, no entraría en ninguna de estas clasificaciones.

El planeta fue descubierto con el telescopio espacial TESS de la NASA, que actualmente está estudiando 200.000 de las estrellas cercanas más brillantes. El planeta se dio a conocer al pasar por delante de su estrella anfitriona y borrar un ápice de luz estelar. Esos tránsitos fugaces revelaron que el planeta anómalo rodea su estrella cada 18 horas, lo que significa que su temperatura superficial es de 1500° C.

Las observaciones de TESS también revelaron que el planeta es aproximadamente 3,4 veces más ancho que la Tierra, o un 85 por ciento más ancho que Neptuno, lo que indica que tiene un tamaño realmente inusual, teniendo en cuenta la cercanía a su estrella. Hasta ahora, los astrónomos han observado Jupíteres calientes o supertierras mucho más pequeñas en órbitas con dimensiones similares, y no se ha descubierto nada en lo que se conoce como el “desierto neptuniano”.

"La verdad es que allí no hay planetas con esa masa", afirma Fortney. De acuerdo con el radio, el TOI-849b podría calificar como un Neptuno caliente, pero su masa es de dos a tres veces mayor.

Según observaciones de las fuerzas gravitacionales de la estrella anfitriona realizadas con el instrumento HARPS en el Observatorio La Silla en Chile, se determinó que si bien el TOI-849b es casi tan ancho como Neptuno, tiene, al menos, el doble de masa. Todo ese volumen explica que TOI-849b es extremadamente denso. Y podría tener una fina capa de atmósfera, probablemente compuesta de hidrógeno y helio, pero no el gas necesario para un planeta de ese tamaño.

"Creemos que tiene una mezcla de metales, silicatos, agua y una capa atmosférica muy leve", sostiene Helled.

¿Reliquia de un pasado remoto?

A partir de las extrañas propiedades observadas, Armstrong y sus colegas creen que es probable que el misterioso planeta sea el núcleo de un planeta gaseoso gigante, el cual debería haber tenido una masa mayor a la de Júpiter. Probablemente, los gigantes gaseosos en nuestro sistema solar tengan núcleos densos de roca y materiales extraños, aunque se cree que ninguno de los núcleos se compara con el de TOI-849b.

"Apenas podemos especular vagamente la masa de esa parte del núcleo de Júpiter. Algunos trabajos recientes, sin embargo, sugirieron un límite superior de aproximadamente 25 veces la masa de la Tierra. La masa de TOI-849b es aún mayor”, cuenta Armstrong.

Las teorías vigentes acerca de la formación de planetas describen que estos surgen a partir de pequeñas semillas de roca y hielo entre los remolinos de gas y polvo que rodean a las estrellas recién nacidas. Algunos planetas, como la Tierra, se forman con una cantidad limitada de material y quedan pequeños, mientras que otros reúnen gases y se inflan hasta obtener un tamaño increíble y una atmósfera gigantesca, como Júpiter y Saturno.

Según Armstrong, una vez que un planeta alcanza aproximadamente 10 veces la masa de la Tierra, comienza un proceso de rápida acreción, y la gravedad del planeta recoge rápidamente el hidrógeno y el helio circundantes. Una “semilla” con una masa 40 veces la de Tierra debería, muy probablemente, acumular una cantidad descomunal de gases, pero eso no parecería describir al TOI-849b.

"Ya sabemos que los planetas como TOI-849b son raros, pero existen, y ahora tenemos que averiguar cómo y por qué se formaron", afirma Helled.

Una posibilidad es que haya ocurrido algo que impidió que el planeta siguiera acumulando el gas necesario para formar su atmósfera. Otra es que TOI-849b sea el remanente de un planeta enorme que de alguna manera perdió su atmósfera, tal vez debido a la proximidad a su estrella; aunque si este es el caso, los científicos planetarios no pueden explicar cómo podría haber arrojado una cantidad descomunal de gases durante unos pocos miles de millones de años.

Un tercer escenario es que, durante los primeros años del planeta, las colisiones o interacciones con otros planetas de tamaño similar hayan arrancado las capas externas de TOI-849b, y dejado únicamente un núcleo sólido.

"Creo que una pista clave es que TOI-849b se encuentra en el desierto neptuniano, y eso ya indica que tiene una historia rara", explica Armstrong. "Tendríamos que transitar uno de los caminos más inusuales".

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