Detectan por primera vez el núcleo expuesto de un gigante gaseoso

El hallazgo de un nuevo mundo rocoso, que tiene 40 veces la masa de la Tierra, desafía las nociones de los astrónomos sobre la formación de los planetas.

Thursday, July 2, 2020,
Por Nadia Drake
TOI-849b

El planeta TOI-849b tiene casi la anchura de Neptuno, pero es un mundo rocoso muy denso que orbita muy cerca de su estrella anfitriona.

Fotografía de Mark Garlick (ilustración), Universidad de Warwick

A unos 730 años luz, no muy lejos en la escala de nuestra galaxia, un planeta de características anómalas orbita alrededor de una estrella similar al Sol. El planeta, grande, denso y muy cercano a su estrella, no se parece a nada detectado hasta la fecha, ya en nuestro sistema solar o más allá.

Se llama TOI-849b, es unas 40 veces mayor que la Tierra y es el planeta rocoso más masivo que se ha observado. Lo desconcertante es que la masa de TOI-849b sugiere que debería ser un mundo gigante y gaseoso como Júpiter, pero apenas tiene atmósfera. Explicar cómo surgió dicho mundo desafía las ideas científicas sobre cómo crecen los planetas.

«Es muy difícil crear un planeta tan masivo y denso como TOI-849b sin que se convierta en un gigante gaseoso. Algo salió mal en ese proceso estándar», explica por email David Armstrong, investigador de exoplanetas de la Universidad de Warwick y autor principal de un estudio que describe el nuevo planeta en la revista Nature. Armstrong y sus colegas creen que el mundo es el núcleo desnudo de un planeta gigante que debería haber superado en tamaño a Júpiter.

«Son objetos que hacen avanzar la teoría y aportan emoción en los campos de los exoplanetas y la ciencia planetaria», cuenta por email Ravit Helled, coautor del estudio de la Universidad de Zúrich.

«No cabe duda de que es anómalo, pero no estoy seguro de qué nos desvela», añade Jonathan Fortney, director del Other Worlds Laboratory en la Universidad de California, Santa Cruz, que no participó en las observaciones.

Una rareza entre los exoplanetas

En la última década se han detectado miles de mundos lejanos en los campos estelares de la galaxia. La mayoría son indudablemente extraños y se clasifican en categorías como «jupíteres calientes» —planetas grandes y gaseosos en órbitas cerradas— o «supertierras» —planetas rocosos más grandes que el nuestro, pero más pequeños que Neptuno—. Sin embargo, TOI-849b no encaja del todo en estas clasificaciones.

El planeta fue detectado por el satélite TESS, el telescopio espacial detector de planetas de la NASA, que centra su búsqueda en 200 000 de las estrellas más próximas y brillantes. El planeta delató su presencia cuando cruzó frente a su estrella y bloqueó brevemente una pizca de luz estelar. Esos tránsitos fugaces y oscuros revelaron que el mundo extraterrestre completa una órbita cada 18 horas, lo que quiere decir que la temperatura en superficie es de más de 1500 grados centígrados.

Las observaciones de TESS también desvelaron que el planeta tiene un radio unas 3,4 veces superior al de la Tierra —o un 85 por ciento del de Neptuno—, lo que lo convierte en un mundo de tamaño inusual por su cercanía a su estrella. Hasta ahora, se habían observado principalmente jupíteres calientes o supertierras mucho más pequeñas en esas órbitas cercanas, y nada ha poblado el denominado desierto neptuniano.

«La verdad es que ahí no hay planetas de esa masa», afirma Fortney. TOI-849b tiene el radio adecuado para ser un neptuno caliente, pero su masa es dos o tres veces superior.

Las observaciones posteriores de las oscilaciones gravitatorias de la estrella mediante el instrumento HARP del Observatorio de La Silla, en Chile, determinaron que aunque TOI-849b tiene la anchura aproximada de Neptuno, tiene el doble de masa, como mínimo. Esa masa se traduce en que TOI-849b es extremadamente denso. El planeta rocoso podría haber tenido una atmósfera fina, probablemente compuesta de hidrógeno y helio, pero con una cantidad insuficiente de gas para un planeta tan masivo.

«Lo consideramos una mezcla de metales, silicatos, agua y posiblemente una atmósfera (muy) pequeña», afirma Helled.

¿Una reliquia de un pasado remoto?

Las extrañas propiedades del planeta sugieren a Armstrong y sus colegas que es probable que el mundo misterioso sea el núcleo de un gigante gaseoso, algo que debería haber crecido hasta alcanzar más masa que Júpiter. Es probable que los gigantes gaseosos de nuestro sistema solar tengan núcleos de roca densos y materiales exóticos, aunque no se cree que ninguno de sus núcleos se acerque al de TOI-849b.

«Nuestras mejores estimaciones de la masa de esa parte del núcleo de Júpiter son muy inciertas», señala Armstrong. «Pero algunos trabajos recientes han sugerido un límite superior de unas 25 masas terrestres. TOI-849b es mucho más masivo».

Las teorías actuales de formación planetaria indican que los mundos crecen a partir de unas pequeñas semillas de roca y hielo plantadas en los discos giratorios de gas y polvo que rodean las estrellas recién nacidas. Algunos planetas, como la Tierra, acumulan una pizca de este material y adquieren un tamaño pequeño, mientras que otros recopilan gases y se convierten en mundos hinchados con atmósferas descomunales, como Júpiter y Saturno.

Armstrong indica que, cuando un planeta alcanza unas 10 masas terrestres, empieza un proceso denominado acreción gaseosa y la gravedad del planeta enseguida arrastra el hidrógeno y el helio circundantes. Una semilla con 40 masas terrestres debería, con toda probabilidad, acumular una cantidad de gases descomunal, pero eso no es lo que indica TOI-849b actualmente.

«Podemos afirmar que los planetas como TOI-849b son poco comunes, pero sí existen, y ahora tenemos que descubrir cómo y por qué», afirma Helled.

Una posibilidad es que TOI-849b se topara con una brecha en el disco de polvo y gas que rodeaba su estrella, se quedara sin material que captar y se estancara. Otra posibilidad es que TOI-849b sea la cáscara de un planeta que antes era enorme y que perdió su atmósfera de algún modo, quizá por su proximidad a su estrella. Si así fuera, se desconoce cómo perdió gas equivalente a cientos de masas terrestres a lo largo de varios miles de millones de años.

Una tercera posibilidad es que los cataclismos en los primeros años del planeta —como las colisiones con otras semillas planetarias de tamaño similar— hincharan el núcleo del planeta rocoso y lo despojaran de su atmósfera.

«Creo que la pista clave es que TOI-849b se encuentra en el desierto neptuniano, los que apunta a una historia rara», afirma Armstrong. «A mi parecer, eso apunta a una de las vías más inusuales».

Este artículo se publicó originalmente en inglés en nationalgeographic.com.

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